荷叶不沾雨水的原理可以应用到哪些领域

  今天是7月4日，而根据最新消息，我国科学家发明了荷叶模仿技术已经成功地运用，并且起到了一定的效果，于是很多网友都非常好奇，为什么荷叶会有这么大的本事呢？荷叶滴水不沾的原理是什么呢？荷叶效应又到底是什么呢？

  荷叶滴水不沾的原因是科学家一直想要探讨的话题，而根据我国科学家的研究发现，荷叶表面有一层特别特殊的粗糙结构，这种结构必须要在很厉害的显微镜的视角里面才能看见，在纳米级别的视角下，我们可以看到荷叶表面有很多6-8微米的突触，这些突触都非常的细，并且都是由直径为200纳米的突起慢慢的构成的，在这些突起上都含有一种蜡物质。就有点像我们的生活中的蜡烛一样，这样蜡物质可以很好地保护荷叶，从而达到疏水的目的，所以说荷叶一方面来说正式凭借这种特殊的物质从而成功的在水里面很好地生长的。

  荷叶的表面无数细微的突起更是为水滴无法落在上面提供了帮助，或许大家都有过观察，自己的水瓶装水的时候总是可以多装一些在表面也不会溢出来，这是因为水的本身就存在张力，而荷叶的细微的间隙正可以很好地破坏水滴表面的张力，没有张力，那么水滴就无法很好地粘在荷叶上面，张力被破坏以后，水滴就只能变成流体慢慢地往下面流动，知道离开荷叶表面的特殊结构，才能重新得到张力。

  这就是荷叶滴水不沾的原理，也就是荷叶效应，希望我们的科学家能够根据此发明更多的东西！

除了屋内的防水，还要注意墙体表面的防水工作，墙面水多的不仅会导致外观的美观，也会使墙面腐蚀。荷叶防水原理从而造成表面瓷砖等脱落，掉下，一些危险的问题。接下来小编为大家讲解下荷叶防水原理。

1, 莲叶防水自洁特点、原因


莲花效应，指莲花的自洁现象。20世纪70年代，波恩大学的植物学家巴特洛特在研究植物叶子表面时发现，光滑的叶子表面有灰尘，要先清洗才能在显微镜下观察，而莲叶等可以防水的叶子表面却总是干干净净。他们发现，莲叶表面的特殊结构有自我清洁功能。莲花出污泥而不染，自古以来就被人们认为是纯洁的象征，所以这一自我清洁功能又被称为“莲花效应”。
莲叶效应主要是指莲叶表面具有超疏水（superhydrophobicity）以及自洁（self-cleaning）的特性。由于莲叶具有疏水、不吸水的表面，落在叶面上的雨水会因表面张力的作用形成水珠，换言之，水与叶面的接触角（contactangle）会大于150度，只要叶面稍微倾斜，水珠就会滚离叶面。因此，即使经过一场倾盆大雨，莲叶的表面总是能保持干燥；此外，滚动的水珠会顺便把一些灰尘污泥的颗粒一起带走，达到自我洁净的效果，这就是莲花总是能一尘不染的原因。
巴特洛特他们在显微镜下发现，莲叶的表面有一层茸毛和一些微小的蜡质颗粒，水在这些纳米级的微小颗粒上不会向莲叶表面其他方向蔓延，而是形成一个个球体，就是我们看到莲叶上滚动的雨水或者露珠，这些滚动的水珠会带走叶子表面的灰尘，从而清洁了叶子表面。
莲花效应的效率极高。科学家们模拟莲叶的表面，发明了纳米自清洁的衣料和建筑涂料，只需一点水形成水滴，就可以自动清洁衣物和建筑表面。
一种仿生复合材料所具有的特性，像荷叶一样具有自动清洁的功能，故称莲花效应。
刀刃的表面无法被水珠附着的事实已经被验证而且广为人知。但是人们往往会忽视这样的表面同样很难被弄脏。
在一个光滑的表面上脏的颗粒只会随着水滴的滴落而移动，他们附着在水滴滚动时产生的粗糙表面上从而被洗刷下来。这种关系只在最近才被注意到而且用实验得以证实。
因为在亚洲文化中被看作纯洁象征物的莲花的大型类似于盾牌形状的叶片上常常可以见到这种现象，所以人们把它成为“莲花效应”。
如果水滴滚过莲花的叶片，它们将卷起所有的灰尘微粒并将它们带离叶片。这个“莲花效应”原理如此有效，以至于即使是在被“蹂躏”过的莲花叶片上依然无法使得水珠和灰尘微粒附着。
特殊的表面结构和产生蜡质的功能使得莲花的叶片几乎不受其他自然界现象的影响。它与人类对自然界影响的反应很不相同，如对环境中化学物质的影响反应等等。

对于目前不得不广为使用的属于表面活性剂的化学物质来说，为了达到保持植物中有效营养成分的目的，它们被全世界的植物代理商广泛使用。这些活性剂不仅破坏了蜡质晶体的完美结构，使得叶片容易被水润湿。而且造成这样的后果：就是植物上的脏物质将无法再被彻底清除，而在不理想的环境中，还将被孢子、真菌或者细菌这些可以感染植物的微生物所侵染。
莲叶效应描绘了一个很有效的生物模型系统，用它可以来制作人工的防污表面，因为它基于一个纯物理化学的原理。
有许多的领域和方面需要这种应用，如衣料的外表面、房顶、自动喷漆器等等。如果可以使得这些领域的自清洁功能得以实现，显然会带来很多好处，而且可以节省清洁花费的费用。在工业合作中，目前正在努力将莲叶效应转化成实际的技术应用。虽然肯定还需要耗费一些时间，但是肯定迟早会有这种实用的产品走向市场。

简单说因为荷叶耸起的小颗粒试荷叶的表面能低于水的表面能。

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。

“出淤泥而不染，濯清涟而不妖”这句古诗词耳熟能详，为什么荷花荷叶会出淤泥而不染呢？很多人在小时候都玩过，荷叶上的水珠不停滚动却不留下一丝痕迹，这其中的原理还要归功于表面的一层薄膜，使得水成股流下，从而达到自清洁效果

润湿性是固体材料表面的重要性质之一，决定润湿性的关键因素和表面的化学组成以及微观几何结构有关。科学家们就将将静态水接触角大于150°，滚动角小于10的表面称为超疏水表面。，在显微镜下超疏水材料的表面结构其实很粗糙，包上有包。不只是荷花上有，部分昆虫比如水黾，蚊子都能在水上行走而不划破水面这就是因为其表面的超疏水材料

荷叶的防水原理是：荷叶表面布满着许多高度约为5～9微米的乳突，乳突之间的距离约为12微米。

而且在每一个乳突上面，都长了许许多多的蜡状突起，这些突起直径约为200纳米。由于每一个蜡状突起表面具有排斥性，就像是给整张荷叶铺上了一层保护膜一样，能抵挡住任何液滴的侵入

因为荷叶耸起的小颗粒试荷叶的表面能低于水的表面能。

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。