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荷叶疏水(荷叶表面为什么具有超疏水自清洁性)

2020-08-14

荷叶能滴水不沾,那么荷叶表面的那种“疏水”的物质...
一方面是白色的蜡质结晶 另一方面莲叶为什么不沾水?这涉及莲叶表面对水的吸附力和水的表面张力两者之消长,莲叶对水的吸附力远小于水的表面张力,所以不沾水。

荷叶的叶面上布满了一个紧挨一个的“小山包”,“山包”上长满绒毛,好像山上密密的植被,“山包”的顶上又长出一个馒头状的“碉堡”凸顶。因此,在“山包”的凹陷处充满了空气,这样就在紧贴的叶面上形成一层极薄的只有纳米级的空气层。由于雨水和灰尘对于荷叶叶面上的这些微结构来说,无异于庞然大物,于是,当雨水和灰尘降落时,隔着一层纳米空气,它们只能同“小山包”上的“碉堡”凸顶构成几个点的接触,无法进一步“入侵”。水形成水珠,滚动着洗去了叶面的尘埃。荷叶的这种纳米级的超微结构,不仅有利于它自洁,还有利于防止空气中飘浮的大量的各种有害细菌和真菌对它的侵害。
荷叶具有极强疏水性和抗污能力的原因
荷叶叶面都具有极强的疏水性,洒在叶面上的水会自动聚集成水珠,水珠的滚动把落在叶面上的尘土污泥粘吸滚出叶面,使叶面始终保持干净,这就是著名的"荷叶自洁效应"。液体的水有一种被称为表面张力的特性,也就是聚拢自身体积的特性,我们在荷叶上看到的水是呈颗粒状的水珠而不是平铺开的水渍,这是因为荷叶表面有一层附有蜡质的茸毛组织,水滴由于表面张力的作用无法在这层蜡质茸毛上扩散和渗透。如果你把一滴洗涤剂或洗衣粉溶入水珠,由于洗涤剂能够大大降低液体的表面张力,水珠就会立即解体散开平铺在荷叶上。

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荷叶叶面为什么不沾水?

简单的说荷叶表面存在很多超微绒毛,超微绒毛之间的间隙非常小,使得尺寸比它大的水滴无法进行到绒毛间隙中,所以荷叶才不会沾水。

具体的说:

首先,水滴落在荷叶上,会变成了一个个自由滚动的水珠,这说明荷叶叶面具有极强的疏水性,洒在叶面上的水会自动聚集成水珠,而水珠的滚动会把落在叶面上的尘土污泥吸附掉滚出叶面,使叶面始终保持干净,这就是著名的”荷叶自洁效应。


其次,荷叶的自洁效应与荷叶表面的微观结构有关。在荷叶叶面上存在着非常复杂的多重纳米和微米级的超微结构。在超高分辨率显微镜下可以清晰看到,荷叶表面上有许多微小的乳突。乳突的平均大小约为10微米,平均间距约12微米。而每个乳突由许多直径为200纳米左右的突起组成的。


最后,荷叶叶面上的突起仿佛一个挨一个隆起的“小山包”,它上面长满绒毛,在“小山包”顶又长出一个馒头状的“碉堡”凸顶,仿佛一只只触角保护着叶面,使得尺寸比它大的东西根本无法靠近叶面。电镜下的荷叶表面如下图所示。


拓展资料:

荷叶是睡莲科多年生具根茎的水生植物,喜温暖、喜水的植物,但水不能淹没荷叶。水温不能低于5 ℃ ,8—10 ℃ 种藕开始萌发,14 ℃ 长出藕鞭,23—30 ℃ 藕加速生长,抽出立叶、花梗,并开花。生长期要求充足的阳光,需要在水深50—80 厘米流速小的浅水中生长。荷花喜欢生长在肥沃、有机质多的微酸性的砧土中。

荷叶的表面附着无数个微米级的蜡质乳突结构。用电子显微镜观察这些乳突时,可以看到在每个微米级乳突的表面又附着许许多多与其结构相似的纳米级颗粒,科学家将其称为荷叶的微米-纳米双重结构。正是具有这些微小的双重结构,使荷叶表面与水珠儿或尘埃的接触面积非常有限,因此便产生了水珠在叶面上滚动并能带走灰尘的现象。而且水不留在荷叶表面。

参考链接:科普中国_荷叶神奇的“自净功能”

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