荷葉為什么不沾水
佩珍君
荷花和荷葉因?yàn)槠洹俺鲇倌喽蝗尽钡钠焚|(zhì),歷來被文人騷客所喜愛。那么為什么荷葉的表面不沾泥不沾水呢?下面就來說說荷葉為什么不沾水。
簡要答案
荷葉表面附著無數(shù)個(gè)微米級(jí)的蠟質(zhì)乳突結(jié)構(gòu),每個(gè)微米級(jí)乳突的表面又附著許多與其結(jié)構(gòu)相似的納米級(jí)顆粒,科學(xué)家將其稱為荷葉的微米-納米雙重結(jié)構(gòu)。正是具有這些微小的雙重結(jié)構(gòu),使荷葉表面與水珠兒或塵埃的接觸面積非常有限,因此便產(chǎn)生了水珠在葉面上滾動(dòng)并能帶走灰塵的現(xiàn)象,而且水不留在荷葉表面。
詳細(xì)內(nèi)容
經(jīng)過兩位德國科學(xué)家的長期觀察研究,即上世紀(jì)九十年代初終于揭開了荷葉葉面的奧妙。荷葉的自潔效應(yīng)與荷葉表面的微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)。原來在荷葉葉面上存在著非常復(fù)雜的多重納米和微米級(jí)的超微結(jié)構(gòu)。
打個(gè)比方,電鏡下的荷葉葉面上仿佛布滿著一個(gè)挨一個(gè)隆起的“小山包”,它上面長滿絨毛,在“小山包”頂又長出一個(gè)饅頭狀的“碉堡”凸頂,仿佛一只只觸角保護(hù)著葉面,使得尺寸比它大的東西根本無法靠近葉面這種乳實(shí)狀結(jié)構(gòu)的存在使得在”山包”間的凹陷部份充滿著空氣,這樣就在緊貼葉面上形成一層極薄,只有納米級(jí)厚的空氣層。這就使得在尺寸上遠(yuǎn)大于這種結(jié)構(gòu)的灰塵、雨水等降落在葉面上后,隔著一層極薄的空氣,只能同葉面上”山包”的凸頂形成幾個(gè)點(diǎn)接觸。雨點(diǎn)在自身的表面張力作用下形成球狀,水球在滾動(dòng)中吸附灰塵,并滾出葉面,這就是”荷葉效應(yīng)”能自潔葉面的奧妙所在。
研究表明,這種具有自潔效應(yīng)的表面超微納米結(jié)構(gòu)形貌,不僅存在于荷葉中,也普遍存在于其它植物中,另外一些動(dòng)物的皮毛中也存在這種結(jié)構(gòu)。其實(shí)植物葉面的這種復(fù)雜的超微納米結(jié)構(gòu),不僅有利于自潔,還有利于防止對(duì)大量漂浮在大氣中的各種有害的細(xì)菌和真菌對(duì)植物的侵害。另外,更重要的是,為了提高葉面吸收陽光的效率,進(jìn)而提高葉面葉綠體的光合作用。
模仿蓮葉自潔的功能,可以應(yīng)用于表面納米結(jié)構(gòu)的技術(shù),可開發(fā)出自潔、抗污的納米涂料。有些納米涂料里滲有二氧化鈦的物質(zhì)。將二氧化鈦等納米微粒加到衣服的纖維里頭可使普通的衣服化身為可防震、除臭、殺菌,最重要的是自潔。海島型氣候的地區(qū)由于氣候濕熱,更需要這種東西。
在自然界這個(gè)小小的圈子里,藏著大大的驚奇。有許多事情要試著去接近、感受它,才能得到更多的知識(shí)。我們先了解到自然界中許多的生物在人類的科技進(jìn)步之前早就有了微觀的構(gòu)造,從公分、公厘、甚至達(dá)到微米、納米,而在蓮葉上我們找到了納米級(jí)的細(xì)微結(jié)構(gòu)。這種細(xì)小的突起物,使得水珠不易吸附在蓮葉上。當(dāng)葉面傾斜到一定角度時(shí),水珠會(huì)沿著葉面滑落并帶走上面的污染物,達(dá)到自潔的效果。這種特性也可以應(yīng)用在玻璃上,例如:經(jīng)過納米處理的玻璃本身也具有自潔的效果,這就可以運(yùn)用在戰(zhàn)機(jī)的雷達(dá)上。最近許多廠商也利用納米技術(shù)處理涂料,物體涂上此涂料也將擁有自潔的效果。當(dāng)這項(xiàng)技術(shù)普及化后,世界也將會(huì)改觀。不會(huì)臟的地板、墻壁、和沒有灰塵阻撓的無線電用品,將會(huì)不斷的出現(xiàn),人類的生活也會(huì)更加進(jìn)步。