早在20世纪70年代,德国科学家通过扫描电镜和原子力显微镜对荷叶等2万种植物叶面的微观结构进行了观察,发现荷叶表面覆盖着稠密的细短茸毛及连续的蜡质层使其具有特殊的拒水性能。荷叶表面的水不能渗透荷叶,而只能形成水珠顺荷叶表面滑落,这种现象称为荷叶效应(Lotus-effect)。近年来,根据自然界荷叶上水珠滚动的现象世界上兴起了对拒水织物的研究,同时具有荷叶效应的纺织服装也在不断地研制中,因此,荷叶效应具有广阔的应用前景。
要了解荷叶的拒水原理,首先 要研究荷叶的基本结构特征,通过高倍显微镜观察到,在荷叶表面存在着无数微小的乳头状突起,并附有蜡质,在这些徽小的凹凸之间,储存着大量的空气,这样,当水滴落到荷叶上时,由于空气层、乳头状突起及蜡质层的共同托持作用,使得雨滴不能渗透,而能自由滚动。
经过研究发现所有植物表面都有一层表皮,表皮将植物与周围环境隔开。所有植物的表皮主要成分都是埋置于多元酯母体内的可溶性油脂,因此,植物的表皮都具有一定的拒水性。经过对2万种植物表面进行分析后发现,具有光滑表面的植物都没有拒水自洁的功能,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,荷叶的拒水自洁作用最强,水在其表面的接触角达到160.4°。
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