美麗的荷花出淤泥而不染,,從荷葉上滾落的水珠可以清除其上吸附的灰塵和細菌,,科學(xué)家將這種現(xiàn)象稱之為荷葉的“自清潔效應(yīng)”或“荷葉效應(yīng)”。
1997年德國植物學(xué)家威廉·巴斯洛特教授從中得到啟發(fā),,成功研制出易于清潔建筑物及交通工具表面的涂料,。近,美國密西根大學(xué)的研究人員通過開發(fā)理論模型,,成功將納米毛狀結(jié)構(gòu)與微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成分離開來,對荷葉自清潔效應(yīng)的本質(zhì)原理進行研究,。
據(jù)研究負(fù)責(zé)人程教授介紹,,當(dāng)水滴落在荷葉上時,,荷葉與水珠間形成一個高度的接觸角(大于90度),使之聚集成珠狀而不擴散,。通常,,人的皮膚具有輕微疏水性,接觸角大約為90度,而荷葉接觸角接近170度,,葉子表面極度疏水,。但是科學(xué)家發(fā)現(xiàn),盡管實際接觸荷葉的雨水很少,,水滴滑落并不是沒有摩擦,水滴帶走了葉子上的塵土和細菌,,起到“自清潔”的功能,。
程教授等科學(xué)家將荷葉的納米毛狀結(jié)構(gòu)與微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成分離開來。他們發(fā)現(xiàn),,荷葉表面除了含有蠟質(zhì)成分,“荷葉效應(yīng)”的產(chǎn)生與荷葉的兩種結(jié)構(gòu)有關(guān),,一種是微米級的凸起,,一種是納米級的毛狀結(jié)構(gòu),。含有兩種結(jié)構(gòu)的荷葉的接觸角為142度,,只含有微米結(jié)構(gòu)的荷葉接觸角為126度,單獨只含蠟質(zhì)表面的接觸角為74度,??茖W(xué)家認(rèn)為,納米級的毛狀結(jié)構(gòu)使接觸角增加16度,,這兩種結(jié)構(gòu)是“荷葉效應(yīng)”的主要成因。
“荷葉效應(yīng)”作為一個很好的模型,,可以用于諸多的領(lǐng)域的研究,,如基于荷葉效應(yīng)生產(chǎn)的涂料可方便房屋或建筑物表面的清潔,未來荷葉效應(yīng)將有更廣闊的發(fā)展前景,。
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