相信很多人看到荷叶时会产生一系列疑问。

为什么水滴可以在荷叶上自由滚动?

荷叶为什么不沾水?

荷叶为什么总是那么干净,不从泥里出来染上?

所有这些都需要从荷叶表面的微米结构和纳米结构中寻找原因。

在电子显微镜下,荷叶或荷叶的表面是这样的结构。

肉眼来看,荷叶很光滑,但实际上荷叶表面有很多像小高层建筑一样的突起,每个突起都有很多纳米级的绒毛。一滴雨水落在荷叶表面,荷叶上有无数的小突起,所以雨点被那些小突起升起来了。

这意味着雨滴和荷叶的实际接触面积非常小,只有大约1%的面积接触到荷叶,雨滴就会保持球形,球形可以滚动。

其他叶子(如树叶)没有荷叶一样的结构,所以雨滴和树叶的接触面积很大,雨滴不能保持球形,不能滚动,所以更加湿润水。

在一些树叶表面,雨滴与树叶表面接触的示意图。

沾在水里的树叶。

图是荷叶表面的微观结构。

同样,当荷叶上落灰尘时,灰尘也会被无数的小突起升起。

下雨的时候灰尘很容易被雨夺走。这就是为什么“荷叶”泥中不染、清澈、不妖艳“常年保持清洁的原因。

水滴滚过荷叶时,会抢走荷叶上的灰尘和其他杂质,进行模拟。

研究这个不是没有用的。人类从荷叶中学习,制造了很多不沾水的防水布和常年能保持清洁的玻璃等。

模仿荷叶制作了不沾水的面料。

不仅植物界(如荷叶)有这种不沾水的功夫,动物界也有“水上漂浮”和“水上溜冰者”的外号。

水蟒能在水面上支撑自己体重的15倍。

水面对水鼹鼠来说是马平川的“大平原”,不用担心在水上自由行走、飞翔和掉进水里。为什么会这样?以前认为是因为水的表面张力。但是后来科学家发现,每条腿都有成千上万微米大小的钢盔,每条钢盔的表面都有螺旋纳米结构的凹槽,在凹槽中吸附大量空气形成气垫。这个气垫是可以在水上自由滑行的原因。

电子显微镜下的水痘照片,左边的照片是无数细长的迷钢毛。右图是单钢盔上螺旋的纳米凹槽结构。

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