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“荷叶效应”揭秘

娱乐新闻 2019-12-02 07:1255tui8.org问答推荐网

“江南可采莲,莲叶何田田”(江南·汉乐府)。炎炎夏日,最是那一池田田碧水夏荷让人们流连忘返,沁人心脾。从古至今,荷花就备受世人的喜爱,也留下了许多脍炙人口的著名诗篇,当中“出淤泥而不染,濯清涟而不妖”的诗句描绘了荷花洁身自爱的高贵品质。

众所周知,水滴落在荷叶上会形成近似圆球形的白色透明水珠滚来滚去而不浸润在荷叶上,“大珠小珠落玉盘”,别有一番情致。可是荷叶不沾水的奥秘是什么呢?为探究这种现象背后真实的原因,笔者经过采集荷叶样品、脱水干燥等方法处理,用扫描电子显微镜对荷叶表面进行了微观形态观察,终于揭开了这个奥秘的神秘面纱。

原来,在荷叶的上表面布满非常多微小的乳突,乳突的平均大小约为6-8微米,平均高度约为11-13微米,平均间距约19-21微米。在这些微小乳突之中还分布有一些较大的乳突,平均大小约为53-57微米,它们也是由6-13微米大小的微型突起聚在一起构成。乳突的顶端均呈扁平状且中央略微凹陷。这种乳突结构用肉眼以及普通显微镜是很难察觉的,通常被称作多重纳米和微米级的超微结构。这些大大小小的乳突和突起在荷叶表面上犹如一个挨一个隆起的“小山包”,“小山包”之间的凹陷部分充满空气,这样就在紧贴叶面上形成一层极薄,只有纳米级厚的空气层。水滴最小直径为1-2毫米(1毫米=1000微米),这相比荷叶表面上的乳突要大得多,因此雨水落到叶面上后,隔着一层极薄的空气,只能同叶面上“小山包”的顶端形成几个点的接触,从而不能浸润到荷叶表面上。水滴在自身的表面张力作用下形成球状体,水球在滚动中吸附灰尘,并滚出叶面,从而达到清洁叶面的效果。这种自洁叶面的现象被称作“荷叶效应”。

研究表明,这种具有自洁效应的表面超微纳米结构形貌,不仅存在于荷叶中,也普遍存在于其它植物中。某些动物的皮毛中也存在这种结构。这种精细的超微纳米结构,不仅有利于自洁,还有利于防止对大量漂浮在大气中的各种有害的细菌和真菌对植物的侵害。

当今,仿生荷叶的技术已经渗透到了纺织、化工等诸多社会行业,很多企业开发了一些仿荷叶的纳米材料和产品,例如,荷叶织物、荷叶防水漆、荷叶防水玻璃等。可以预见,将来会有越来越多的“荷叶效应”产品出现,更好地改善人们的生活。

荷叶表面上的水珠

荷叶表面的乳突

荷叶表面乳突顶端

荷叶表面乳突的侧面照

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