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荷叶上的水滴为什么会变成“珍珠”?

荷是生活在浅水中的观赏植物,也是具有应用价值的经济植物。它除了雍容端庄的花朵之外,叶片的美丽一点也不逊色于荷花。荷叶的叶柄很长,将叶片托出水面,好像一顶顶撑开的绿伞,给湖光山色带来一道道美丽的风景线。

说起荷叶,很多人都会注意到这样一个现象:当后天晴时,荷叶上的水总是形成一颗颗圆滚滚的水珠,好像一粒粒晶莹闪亮的珍珠在碧绿的翡翠盘中滚动。为什么水滴落在了荷叶上就变得那么美丽动人?通常的解释是,荷叶的表面有一层非常细密的柔毛,使落下来的水珠不容易散开。其实,将荷叶放到显微镜下观察后就能发现荷叶的表面并不平滑,上面具有很多乳突结构,而且还具有一层蜡质。这两种特性的同时作用,使荷叶叶面具有极强的疏水性,洒在叶面上的水会自动聚集成水珠,水珠的滚动还会把落在叶面上的尘土污泥粘吸滚出叶面,使叶面始终保持干净,这就是著名的“荷叶自洁效应”。

科学家在进一步研究荷叶的微观结构发现荷叶表面除了含有蜡质成分,“荷叶效应”的产生与荷叶的两种结构有关,一种是微米级的凸起,一种是纳米级的毛状结构。含有两种结构荷叶,水在荷叶表面的接触角为142°。如果荷叶只含有微米结构,则接触角为126°;或者荷叶仅仅含蜡质表面,则接触角为74°。科学家认为,由于荷叶有了纳米级的毛状结构,使水在叶面的接触角增加,也就是使荷叶表面的疏水性增加,而这两种结构才是产生“荷叶效应”的主要成因。

其实,类似于具有这种自洁效应的表面超微纳米结构,不仅存在于荷叶中,也普遍存在于其他植物中。它不仅有利于自洁,还有利于防止大量飘浮在大气中的有害细菌和真菌对植物的侵害。自洁效应甚至还存在于很多动物身上。例如遇到下,人的头发,或者猫狗身上的毛,很容易被水打湿,而鸭子身上的毛就不会被打湿,甚至身上被浇了水,只要一扑腾,水就被抖光了。这也是因为水在人的头发或者猫狗毛上的接触角很小,而在鸭子羽毛上的就很大。

【知识点】荷叶效应

仿生学家认为,“荷叶效应”可以作为一个很好的仿生模型,在很多领域中具有广泛的应用价值。例如:如果使用具有荷叶效应的涂料,能给建筑物表面的清洁带来巨大方便;如果人们把植物的这种结构和成分用于纺织品,就有望制成能防水的民用或军用的织物衣服