早在20世紀70年代,德國科學家通過掃描電鏡和原子力顯微鏡對荷葉等2萬種植物葉面的微觀結(jié)構(gòu)進行了觀察,發(fā)現(xiàn)荷葉表面覆蓋著稠密的細短茸毛及連續(xù)的蠟質(zhì)層使其具有特殊的拒水性能。荷葉表面的水不能滲透荷葉,而只能形成水珠順荷葉表面滑落,這種現(xiàn)象稱為荷葉效應(yīng)(Lotus-effect)。近年來,根據(jù)自然界荷葉上水珠滾動的現(xiàn)象世界上興起了對拒水織物的研究,同時具有荷葉效應(yīng)的紡織服裝也在不斷地研制中,因此,荷葉效應(yīng)具有廣闊的應(yīng)用前景。
要了解荷葉的拒水原理,首先 要研究荷葉的基本結(jié)構(gòu)特征,通過高倍顯微鏡觀察到,在荷葉表面存在著無數(shù)微小的乳頭狀突起,并附有蠟質(zhì),在這些徽小的凹凸之間,儲存著大量的空氣,這樣,當水滴落到荷葉上時,由于空氣層、乳頭狀突起及蠟質(zhì)層的共同托持作用,使得雨滴不能滲透,而能自由滾動。
經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)所有植物表面都有一層表皮,表皮將植物與周圍環(huán)境隔開。所有植物的表皮主要成分都是埋置于多元酯母體內(nèi)的可溶性油脂,因此,植物的表皮都具有一定的拒水性。經(jīng)過對2萬種植物表面進行分析后發(fā)現(xiàn),具有光滑表面的植物都沒有拒水自潔的功能,而具有粗糙表面的植物,都有一定的拒水作用。在所有的植物中,荷葉的拒水自潔作用最強,水在其表面的接觸角達到160.4°。
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