荷葉的基本化學成分是葉綠素、纖維素、澱粉等多糖類的碳水化合物，有豐富的羟基（-OH）、（-NH）等極性基團，在自然環境中很容易吸附水分或污漬，要想做到一塵不染似乎不可能。或許你會想當然的以為隻有非常光滑的表面才能不染塵埃，但仔細觸摸荷葉，卻始料未及的發現原來荷葉表面糙感明顯，但為何粗糙的表面卻不滞留污垢呢？讓我們開始今天的科普吧。。。

荷葉自潔效應

衆所周知，水滴落在荷葉上，會變成了一個個自由滾動的水珠，這說明荷葉葉面具有極強的疏水性，灑在葉面上的水會自動聚集成水珠，而水珠的滾動會把落在葉面上的塵土污泥吸附掉滾出葉面，使葉面始終保持幹淨，這就是著名的”荷葉自潔效應（lotus-effect）”。

雨滴在荷葉表面形成晶瑩的露珠

荷葉的微觀結構

經過兩位德國科學家的長期觀察研究，即上世紀九十年代初終于揭開了荷葉葉面的奧妙。荷葉的自潔效應與荷葉表面的微觀結構有關。原來在荷葉葉面上存在着非常複雜的多重納米和微米級的超微結構。在超高分辨率顯微鏡下可以清晰看到，荷葉表面上有許多微小的乳突。乳突的平均大小約為10微米，平均間距約12微米。而每個乳突由許多直徑為200納米左右的突起組成的。

荷葉表面電鏡掃描結構

打個比方，電鏡下的荷葉葉面上仿佛布滿着一個挨一個隆起的“小山包”，它上面長滿絨毛，在“小山包”頂又長出一個饅頭狀的“碉堡”凸頂，仿佛一隻隻觸角保護着葉面，使得尺寸比它大的東西根本無法靠近葉面。

水滴在荷葉表面上的電鏡掃描示意

荷葉自潔效應的奧秘

這種乳實狀結構的存在使得在”山包”間的凹陷部份充滿着空氣，這樣就在緊貼葉面上形成一層極薄，隻有納米級厚的空氣層。這就使得在尺寸上遠大于這種結構的灰塵、雨水等降落在葉面上後，隔着一層極薄的空氣，隻能同葉面上”山包”的凸頂形成幾個點接觸。雨點在自身的表面張力作用下形成球狀，水球在滾動中吸附灰塵，并滾出葉面，這就是”荷葉效應”能自潔葉面的奧妙所在。

荷葉自潔效應：水珠滾動時将葉表面垃圾帶走

荷葉的自潔特性已被研究的十分徹底，這種超級疏水自潔功能引起了科學家的濃厚興趣，從而大大促進了仿生學的研究以及荷葉表面結構模拟産品開發。研究表明，這種具有自潔效應的表面超微納米結構形貌，不僅存在于荷葉中，也普遍存在于其它植物中，另外一些動物的皮毛中也存在這種結構。

其實植物葉面的這種複雜的超微納米結構，不僅有利于自潔，還有利于防止對大量漂浮在大氣中的各種有害的細菌和真菌對植物的侵害。另外，更重要的是，為了提高葉面吸收陽光的效率，進而提高葉面葉綠體的光合作用。

除了荷葉具有自潔效應以外，其它植物中也能發現這種現象，如天南星科植物（芋頭、海芋等）

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