荷花效应

荷花效应 目录[隐藏] 荷花效应概述 荷花效应原理 荷花效应前景 荷花效应应用 荷花效应乳胶漆 荷花的其它神奇现象 [编辑本段] 荷花效应概述 荷花何以出淤泥而不染？是因为它的 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面十分光滑，污垢难以停留？不是。科学家用扫描电子显微镜观察，发现荷花的花瓣表面像毛玻璃一样毛糙，尽是20微米大小的“疙瘩”。这一被称为“荷花效应”的发现给人意外的启示。它启发人们去研制涂料和油漆，使墙面像荷花一样不受污染，永葆鲜艳色彩。 荷花效应也叫作自清洁效应，可以应用到很多地方。最主要的就是一个是应用在织物上面，比如说防水，防油的领带，还有鄂尔多斯防水防油的羊绒衫。还有一个就是自清洁的玻璃。如果我们将这种原理，运用到汽车的烤漆、建筑物的外墙、或是玻璃上，不但随时可以保持物体表面的清洁，也减少了洗涤剂对环境的污染，可以说既安全又省力。 [编辑本段] 荷花效应原理 上个世纪七十年代，德国植物学分类的科学家——威廉·巴特洛特，他和同事在试验中，偶然发现了一个有反常规的现象。 按惯例，实验用的植物都要被清洗干净的，可是他们注意到：通常只有那些表面光滑的叶子才需要清洗，而看起来粗糙的叶子，往往很干净。尤其是荷叶，它的表面不但不带灰尘，而且连水都不粘。 荷花的生长少不了淤泥的，因为它提供了非常丰富的腐殖质，供荷花的生长所需。可是破水而出的荷叶上，不但淤泥、灰尘不粘，就连水滴也很难在上面安安稳稳地呆上一会儿，仿佛自己就能把叶片打扫得干干净净的。 自古就有这么一说，就是因为当水珠落在荷叶上的时候，它由于表面那个，就是表面张力的作用，那么水珠会变成，就是球状，或者是近似球状的，然后呢，它会滚离荷叶表面，然后就是带走荷叶上面的一些污浊的物质。 其实这出淤泥而不染，主要说的就是荷叶。 那么为什么它会有自清洁的特性呢？最开始人们认为是荷叶上那层白色的蜡质结晶决定的。 它表面就是有一层蜡质的物质，咱们用眼睛就可以直接看到，而用手也能感受到。您可以用手摸一下，它有一种粗糙的感觉。 荷叶表皮细胞分泌的蜡质结晶，在电子显微镜下，呈现出线状或是毛发状的结构，并且在叶片的正面和背面都有分布。但是水在叶片背面无法形成球状自如的滚动，反而还会滞留在中心。 那么再跟其它植物的叶片做个比较。远了不提，就拿跟荷花同一科的睡莲来说，它的叶子正面也有蜡，可是水滴上去，很快就铺平、蔓延开了，更达不到水珠在荷叶上大珠小珠落玉盘的效果。所以除了蜡质结晶之外，一定还另有门道。 如果用电子显微镜观察的话，就会发现它（叶）表面有一些这种微小的这种突起，这种微小的突起是这种微米级的微小的突起，然后这种微小的微米级的突起上面，又形成一种纳米级的突起。 我们触摸荷叶时粗糙的感觉，实际上就是由这些微小的突起产生的，它们平均大小约为10微米。而那些更小的突起，直径只有200个纳米左右。 要知道微米只有毫米的千分之一，而纳米更是小到一定程度了，它只有微米的千分之一。到底有多大？我给您打个比方，假设一根头发的直径是0.05毫米的话，嚓、嚓、嚓、嚓，把它纵向剖成5万根，那每根的厚度大约就是1个纳米，够小的吧。 没想到吧，在荷叶粗糙的表面上，竟然有着这么精细的微米加纳米的双重结构。 第一个结构就是它的那个微米级的乳凸，大概可能是10微米，到12微米，这么一个大小，然后深度可能是12到15微米之间，这种乳凸，然后乳凸上面有一个那个，就是表皮分泌的蜡质结晶，那个在电子显微镜的观察下，可以看出来它是那种毛发或者是线状的结构。 也就是说，在那些“微米尺度”的小山上又叠加了许多“纳米”小山。这样一来荷叶的表面，就布满了“山头”，“山”与“山”之间的空隙非常窄，再小的水滴也只能在 “山头”上跑来跑去。而水滴在滚动的时候，也就带走了叶子上的尘土和细菌。 那么是不是有了这样的结构，就能保证荷叶不沾水了呢？ 科学家很快又发现，如果我们把荷叶放到水里浸泡一段时间，荷叶表面会从疏水变得亲水，这又是为什么呢？ 德国有一个科学家做过这个实验，把荷叶放到水里10米以下再拿出来的时候，再测它就变成亲水了，因为它就是诱捕在乳凸和纳米结晶之间那个空气被排除了，是那个水分子一点一点的进去，进到那个空气的膜里，把空气排出以后，它这个就变成了亲水了。 原来，那些个头远远超过 “小山”的水珠和尘埃，之所以能在“山头”上跑来跑去，不单是因为山之间的缝隙太小，最关键的是因为山和山之间都被空气填地严严实实，形成了一个类似气垫的东西，把水滴给隔开了。如果气垫没有了荷叶也会变得亲水。 浸在水中的荷叶，由于压力的作用，把这层空气从小山中间挤了出去，因此就出现了科学家所看到的现象。 自从发现了荷叶不粘水的自清洁特点之后，人们就把这种现象称为荷花效应。但其实，在自然界有很多生物都表现出类似的特点。 水稻的叶子也是不粘水的，与荷叶的不同在于，荷叶上的水滴，可以在平面内向各个方向运动。而水稻叶片上的水滴通常是沿着叶脉的方向滚落，垂直叶脉的时候，相对就有些困难。但是这都与它们各自叶片的形状相适应。 不光是植物，动物也有。比如说，水黾它在水上行走时就是，水黾腿在水上直立行走，其实也是因为水黾腿它是一个超疏水的，所以因为它表面张力的作用会把水排开，然后支撑它的身体，然后让它跳跃，蚊子也是。 尽管如此，人们始终认为荷叶的表面结构，所体现的自清洁特性最为完美，一直希望能模仿它，从而制造出各种各样的疏水材料。 这事儿看起来很简单，做起来难。您想，那么精细的形态，都是我们通过电子显微镜才看清楚的，想凭这样两只手去复制类似结构，几乎不可能，因此，这里头有着非常高的技术含量。不过在科学家的帮助下，我们的梦想正在慢慢照进现实。 [编辑本段] 荷花效应前景 威廉·巴特洛特是德国波国大学植物研究所的所长，他领导进行的一项研究表明，莲花的洁净中隐藏着一个秘密：当雨停了的时候，某些植物显得很湿润，而另一些植物则立刻就干了，而且显得很干净。由此发明了一项新技术，生产出表面完全防水并且具备自洁功能的材料。这是一项用途广泛的新技术，它使人们不再为建筑物及表面的清洁问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 发愁，也不必再为汽车、飞机和各种运输工具的清洁问题大伤脑筋。它不仅省去了周末例行的擦洗汽车的工作，使人们大大节省了体力，同时因为减少了使用有毒清洁剂，用于环保方面的支出也相应减少。 通过电子显微镜对1万多种植物的表面结构进行了研究，最终揭示表面光滑的叶子都需要经过清洗才能置于显微镜下观察，而表面覆盖着一层极薄蜡晶体的叶子（这正是防水叶面的特点）却干干净净。 事实上，在拥有“蜡盾”的叶面上，污物的粒子只是勉强立足，难以扎根，少量水就可以将其冲走。植物学家们组织了一场各类植物的抗污比赛：将防水性最佳的植物（从340种植物中选出）置于含有大量石英粉尘、二氧化硫和复印机墨粉的污染物中，然后，再将这些植物置于雨水 中，或用人工喷雾，以检验在直径为0.5毫米的水滴中其自洁机能的效果。在高倍电子显微镜的帮助下，研究人员进行了一系列试验后，取得了综合数据。他们特别测量了水滴和叶面之间的接触的角度：该角度越大，清洁所需的水量就越少。莲花叶面与水滴的接触角度平均为160度，最接近180度的极限值。 结论是微小的蜡晶体使植物叶面变得粗糙，这是植物具有抗污机理的关键所在。 1999年3月，第一种产品问世。在不久的将来，太阳能板、道路交通标识牌、花园中的座椅和苫布等覆盖材料都只需用少量的水就可冲洗干净。这还仅仅是一个开始，几年之后，“莲花效应”可能直接应用于任何露天建筑物或交通工具的油漆、涂料和表面材料上。 [编辑本段] 荷花效应应用 ①仿荷叶结构的防水纳米布 中国是在世界上第一个做出纳米布的国家，是中科院化学所做出来的； 丙纶织物，用颗粒大小为20纳米左右的聚丙烯水分散液，浸轧，光照。使颗粒粘结在纤维表面上，形成凸凹不平的表面结构，成为双疏材料，即疏水又疏油。用油或水往这种布上倒，都不会浸湿，也不会玷污。 其实，荷叶天然地就具有这样的性质。水滴从来都浸不湿荷叶，就是因为荷叶上长着据说是700个纳米尺度的一些绒毛，绒毛非常密，我们肉眼看很难分辨出来。但是用手摸能感觉到一种绒绒的东西。这个东西就让荷叶失去了水对它的浸润性。 具有这样特点的这种布就带有了自洁性。如果我们用这种材料做成衣服，就会防水。如果用这种材料处理玻璃，做成表面凸凹不平的结构，看起来没有任何问题，但不会结雾，不会沾水。 ②关于纳米防水拒油领带 为什么荷叶具有如此良好的疏水性？国外科学家曾提出，荷叶的疏水性在于其微米结构，而中科院化学所的研究员万立骏等人在研究中进一步发现，荷叶的疏水性源于其纳米结构。他们将这一成果与浙江某企业合作，研制出“防水”领带，并被江泽民主席作为礼物送给布什总统。 ③气浮防水材料的自性洁 作为超分子研究成果应用的一个重要例子，德国波恩大学Barthlott教授从荷叶的自清洁效应得到启发，研制成功了易于清洁建筑物及交通工具表面的涂料。水珠从荷叶上滚落，可以清除其上吸附的灰尘颗粒，这便是荷叶的自“清洁效应”，Barthlott教授最早认识到这一点并将其应用到生活中的清洁处理。荷叶效应作为一个很好的模型，可以用于诸多的领域的研究，如基于荷叶效应生产的涂料可方便房屋或建筑物表面的清洁。荷叶效应可以大大降低人们对于清洁剂的使用，有益于环境保护。 ④荷叶的表面组织形态； 德国波恩大学的Barthlott博士多年从事荷叶效应的生物研究，取得了卓著的成绩，曾于1998年荣获德国总统未来奖提名。德国ispo公司与Barthlott博士合作，将荷叶的微观结构“克隆”到ispo公司生产的有机硅涂料--露珠仙中，成功地将荷叶效应应用于涂料之中。在放大7000倍的显微镜下可以看到，荷叶使水和尘埃在其表面的接触面积减少了90％多，水被排除得几乎毫无残留，并带走了每一颗附在水中的尘埃颗粒。 ⑤荷叶与疏水涂料的试验 科学发明者想到的是荷叶为什么有着超强的疏水性？如果应用在生活用品上，就像“荷叶面”雨伞，撑雨疏水，抖水即干，不必担心带到室内会滴水了。土耳其科贾埃利大学的研究人员对荷叶的表面是不是非常光滑展开了研究。在显微镜下，研究人员看到荷叶是一种类似于海绵或是鸟巢的孔状组织，空气填充在列隙中，从而防止水吸附于叶面。研究人员测定了水在人的皮肤、水鸟羽毛上的接触角，皮肤为90度，水鸟羽毛和荷叶与水珠的接触角分别为150度和170度，后来，研究人员在溶剂中溶解聚丙烯，获得了这种应用塑料的普通液体，再加入一种凝结剂制成涂料，把它涂在玻璃片上，在一个真空烤箱中使溶剂蒸发，得到一种多孔的凝胶层。当研究人员在凝胶层上滴下水珠后，发现它的疏水能力可以与荷叶媲美，并且与水珠的接触角度达到了160度。