你有想過荷葉為何不沾水嗎？竟是因其有這神奇「功能」

最新 06-28

夏日的湖裡、池塘里，我們常常能看到一片碧綠、茂盛的荷葉叢。每一個荷葉都是圓圓的、大大的，像一把把綠色的小傘，為嬌嫩的荷花遮風擋雨。每當下雨時，雨滴飛落到荷葉上，荷葉隨之左右搖擺。有時候，即便雨下得很大，落到荷葉裡頭的雨水也很多，但荷葉並不會因此而折斷，因為雨水根本就沒法把荷葉打濕，甚至在擊打到荷葉的時候被飛濺出去，僅剩的一些雨水，也會在葉面上形成一個個美麗圓潤的小水珠滾來滾去，那種情形，正如同詩人白居易在《琵琶行》當中所說的「大珠小珠落玉盤」。雨後的荷葉更加清爽，不僅一絲雨水也沒沾上，連帶著荷葉上頭原有的灰塵也被雨水帶走了。

正因為這種不沾染一絲灰塵、潔凈清爽的特性，荷花自古以來就被人們贊為「出淤泥而不染、濯清漣而不妖」，從而被比喻為一種高潔、堅定的美好品質。

那麼，到底為什麼荷葉有這種自凈能力呢？

荷葉為什麼出淤泥而不染？

1997年，來自德國波恩大學的植物學教授威廉·巴斯洛特通過一項實驗解開了這個秘密。

原來，在顯微鏡下可以發現，荷葉表面布滿著許多高度約為5～9微米的乳突，乳突之間的距離約為12微米。而且，在每一個乳突上面，都長了許許多多蠟狀突起，這些突起的直徑約為200納米。如此一來，每片荷葉都像是一個擠滿了柱狀建築的城市一樣，而且是「大柱子上還有很多小柱子」的城市。同時，每一個蠟狀突起由於其表面具有排斥性，就像是給整張荷葉鋪上了一層保護膜一樣，能抵擋住任何液滴的侵入。

所以，當水滴落到荷葉上時，這些密集林立的大大小小的「柱子」就對水滴產生了排斥性，使水滴無法侵入到「柱子」的間隙里，從而使荷葉保持乾爽。當有灰塵等污染物落到荷葉上面時，同樣也會被這些蠟狀突起擋住，所以，雨水一來，灰塵就會立刻被雨水沖刷得乾乾淨淨，一點都不剩。荷葉就是靠著自身這種獨特的葉面結構保持乾淨、清爽的。這種自凈現象被稱為「荷葉效應」，也叫作「疏水效應」。

當荷葉上面的蠟狀突起因為受損而喪失時，荷葉的自凈能力也就被破壞了。假如荷葉受損不嚴重，還能夠通過正常生長繼續分泌蠟質，隨著蠟狀突起的增多，荷葉的自凈能力依然能得到恢復。

葉子神奇的「疏水能力」

實際上，不僅僅是荷葉，自然界中有很多植物的葉子都具有這種自凈能力也就是「疏水能力」。威廉·巴斯洛特曾經做過一項實驗，他找來多種植物的葉子，撒上極細的灰塵粉末，然後模擬雨水淋在葉面上的場景。之後對每片葉子殘留的灰塵比例進行觀察和分析。最後發現，在他找來的共8種植物中，有4種植物在實驗過後，葉面殘留灰塵在40%以上，而另外一半因為有較好的疏水能力，葉面殘留灰塵只有不到5%。這些植物有著與荷葉表面類似的葉面結構，都布滿了納米尺寸的微小乳突。只不過，在所有具有疏水能力的植物中，荷葉的疏水能力是最好的，因此荷葉的葉面被稱為「超疏水表面」，這是由於荷葉表面與水滴之間的排斥度極其強烈導致的。

除了植物之外，自然界中還有許多動物，也具有與荷葉表面類似的結構。比如海豚的皮膚雖然看上去十分光滑，實際上，在顯微鏡下觀察會發現，它的結構也是微納米型。這種結構能幫助海豚實現皮膚的自凈功能，避免被海洋當中很多細小的有害微生物附著在身上。

中華白海豚（資料圖）

知了（資料圖）

除了海洋生物之外，昆蟲當中也有這樣的例子。比如知了的翅膀上也具有這種細小突起物，能幫助翅膀不被水沾濕從而保持正常飛行。另外，據一項統計數據顯示，自然界約有1200種昆蟲具有這種疏水能力。這些昆蟲通常都需要在水面上行走，微納米結構通常位於腿部。

「荷葉效應」的廣泛應用

大自然是最好的設計師。當人類設計師們想要實現各類設計上的高效、合理時，他們往往會向自然界中的各類植物、動物「偷師」，在漫長的人類進化史中，人類無數巧妙、可靠、靈敏的設計和方法，都是以植物和動物的某項特殊能力為靈感而發明出來的。同樣，「荷葉效應」也被科學家們所重視，通過借鑒荷葉的疏水結構，人們製造出了各種各樣的超疏水材料，並應用於生活中的方方面面。

疏水油漆。這種油漆採用納米材料製成，具有自清潔能力。人們將其塗在建築物表面上，當下雨的時候，通過疏水能力，油漆上面的各種灰塵就會被雨水沖刷得乾乾淨淨，建築物就能夠長時間保持外表潔凈。