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科學(xué)家證實(shí)“荷葉效應(yīng)”與納米毛狀結(jié)構(gòu)有關(guān)

閱讀:1880      發(fā)布時(shí)間:2010-04-22
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美麗的荷花出淤泥而不染,從荷葉上滾落的水珠可以清除其上吸附的灰塵和細(xì)菌,科學(xué)家將這種現(xiàn)象稱之為荷葉的“自清潔效應(yīng)”或“荷葉效應(yīng)”。

  1997年德國植物學(xué)家威廉·巴斯洛特教授從中得到啟發(fā),成功研制出易于清潔建筑物及交通工具表面的涂料。近,美國密西根大學(xué)的研究人員通過開發(fā)理論模型,成功將納米毛狀結(jié)構(gòu)與微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成分離開來,對(duì)荷葉自清潔效應(yīng)的本質(zhì)原理進(jìn)行研究。

據(jù)研究負(fù)責(zé)人程教授介紹,當(dāng)水滴落在荷葉上時(shí),荷葉與水珠間形成一個(gè)高度的接觸角(大于90度),使之聚集成珠狀而不擴(kuò)散。通常,人的皮膚具有輕微疏水性,接觸角大約為90度,而荷葉接觸角接近170度,葉子表面極度疏水。但是科學(xué)家發(fā)現(xiàn),盡管實(shí)際接觸荷葉的雨水很少,水滴滑落并不是沒有摩擦,水滴帶走了葉子上的塵土和細(xì)菌,起到“自清潔”的功能。

  程教授等科學(xué)家將荷葉的納米毛狀結(jié)構(gòu)與微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成分離開來。他們發(fā)現(xiàn),荷葉表面除了含有蠟質(zhì)成分,“荷葉效應(yīng)”的產(chǎn)生與荷葉的兩種結(jié)構(gòu)有關(guān),一種是微米級(jí)的凸起,一種是納米級(jí)的毛狀結(jié)構(gòu)。含有兩種結(jié)構(gòu)的荷葉的接觸角為142度,只含有微米結(jié)構(gòu)的荷葉接觸角為126度,單獨(dú)只含蠟質(zhì)表面的接觸角為74度??茖W(xué)家認(rèn)為,納米級(jí)的毛狀結(jié)構(gòu)使接觸角增加16度,這兩種結(jié)構(gòu)是“荷葉效應(yīng)”的主要成因。

  “荷葉效應(yīng)”作為一個(gè)很好的模型,可以用于諸多的領(lǐng)域的研究,如基于荷葉效應(yīng)生產(chǎn)的涂料可方便房屋或建筑物表面的清潔,未來荷葉效應(yīng)將有更廣闊的發(fā)展前景。

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美國科諾工業(yè)有限公司 (戰(zhàn)略合作伙伴:上海梭倫信息科技有限公司)

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