仿生科技竟然還能這樣玩!是什麼溢出了屏幕?
自從「仿生科技」出現以後,我們便用大自然的神奇解決了人類的各種問題。
仿生不是對自然模型的簡單複製,而是對大自然中生物的理解、升華和具有創新價值的「重塑」。
這不,澳大利亞墨爾本服裝技術品牌公司Threadsmiths發明了一種名為The Cavalier的特殊T恤。
先來看一組GIF圖
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有沒有在驚訝的同時想也擁有一件同款?!
接下來,你可能要問了,這是根據大自然的什麼東西模仿出來的?
蝌蚪君先放一張圖,估計聰明的小夥伴已經猜出來了。
沒錯,就是荷葉
問題來了,荷葉為什麼如此特殊?這種特殊性是否與它的結構有關呢?
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如果你留心觀察過荷葉,你就會發現荷葉上總是乾乾淨淨的,好像沒有灰塵。
這是為什麼呢?
原來,荷葉表面的特殊結構有自我清潔的功能,即荷葉的「自清潔」特性。
此外,小夥伴應該會看到這樣的場景:當水滴在荷葉上時,水並沒有完全鋪展開,而是以水珠的形式停留在荷葉上,而且只要葉面稍微傾斜,水珠就會滾離葉面。
這就是荷葉的「不沾濕」特性。
荷葉的「自清潔」和「不沾濕」特性被統稱為「荷葉效應」。這一概念最早是由德國波恩大學的植物學家巴特洛特提出的。
其實,荷葉的「不沾濕」特性也被稱為「超疏水」特性。
在明確「超疏水」這一概念前,我們要先了解表面化學中的一個概念——接觸角。
夾角θ是接觸角
當θ
當θ>90°時,液體不能潤濕固體,此時,液體在固體表面縮成球形。
當與水的接觸角θ>150°時,該固體表面具有「超疏水」特性。通俗地講,我們可以認為這種固體表面有很強的排斥水的能力。
除了荷葉表面外,芋頭葉、芭蕉葉、海豚和鯊魚的表面也都呈現出「超疏水」特性。
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荷葉的特殊性是否與它的結構有關呢?」答案是肯定的。
通過電子顯微鏡的成像結果,我們可以清晰地看到荷葉表面有許多突起的「小山包」(這類結構被稱為「乳突」)。
這些乳突是由許多直徑在100納米左右的納米蠟質晶體組成。
由此可見,荷葉表面存在複雜的「微米—納米」雙重結構,正是這些結構使得荷葉產生了「超疏水」和「自清潔」的雙重特性。
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這種技術除了應用在T恤上,還可以運用在哪些方面呢?
美國Ultra-Ever Dry攜手日本尼桑率先把自清潔技術應用到了汽車上。
Ultra-Ever Dry是一種納米級物料,擁有超強的疏水性能和自清潔性能,而且可以作為功能性塗層,覆蓋在我們所要求的材料上。
日本尼桑公司將這種材料塗覆在汽車表面,成功打造出了第一款具有自清潔功能的汽車。
為了對比自清潔效果,尼桑在旗下一款MVP車型Note上作了一個簡單的測試:一半車身噴洒了Ultra-Ever Dry材料,另一半保持原樣,然後在泥濘的道路上進行測試。
未噴洒特殊材料與噴洒特殊材料左右對比圖
在測試中可以看到,泥污落在塗覆有納米材料的車身上後會變成一顆顆泥水珠,徑直滑下。
最終結果顯示,未改動的車身布滿泥污,塗覆有納米材料的車身仍然潔凈如初。
Ultra-Ever Dry材料之所以具有超強的疏水性能和自清潔性能,是因為它模擬了荷葉表面結構。
這種材料塗覆在汽車表面後可建立一個細微的空氣層,這與荷葉表面乳突間凹陷的空氣層類似,使得泥污無法接觸其表面。
簡言之,這個空氣層就是一個疏水性納米級絨毛層,這與荷葉上的蠟質乳突作用相同,使得水珠等雜質無法與物體表面接觸。
由於自身表面張力的作用,落在上面的水滴呈現「球狀」,並且在滾動過程中吸附雜質,最終脫離表面,實現了功能。




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