北宋理學家周敦頤《愛蓮說》中的名句

“予獨愛蓮之出淤泥而不染，濯清漣而不妖”

相信許多人都對這句話記憶尤深，而荷花之所以能保持幹淨，離不開荷葉的庇護。仔細觀察就會發現：荷葉的表面也總是潔淨無比，當水滴落在葉面上時，并不會浸潤其中，而是圓圓的一顆，滾來滾去，頗有一種“大珠小珠落玉盤”的感覺。而“自清潔”和“不沾濕”這兩種特性，就被統稱為“荷葉效應”。

葉片上跳動的水珠

那麼，荷葉為什麼會有如此神奇的能力呢？

我們從微觀視角一看便知。先将荷葉放大500倍觀察，就會發現：它的表面并不像肉眼看到的光滑細膩，而是分布着一個個小的凸起——乳凸。它們的平均尺寸接近10微米，平均間距在20微米左右。再将其中一個乳凸放大觀察，當顯微鏡倍數達到10000倍時，就能看到乳凸上面還密密麻麻地分布着細微的棒狀蠟質晶體。它們的長度接近1微米，直徑則在100納米左右。也就是說，在荷葉表面存在着複雜的“微米—納米”雙重結構，也正是這種結構決定了荷葉的特殊性質。

納米級結構

微米級結構

我們可以将這些乳凸看作一個個隆起的“小山包”，它們之間的凹陷部分充滿着空氣。水滴的最小直徑為1~2毫米，遠大于乳凸的尺寸，所以當雨水落下時，隔着極薄的空氣層，它僅能與“小山包”的頂端有些許接觸，而不能浸潤到荷葉表面。又因為表面張力的作用，水滴就會保持球狀體，并在滾動的過程中吸附灰塵，最終滾出葉面。至此，荷葉便做到了所謂的“不沾濕”和“自清潔”。

“不沾濕”和“自清潔”

而在自然界中，不僅僅是荷葉，許多生物都擁有超疏水的能力，例如，蝴蝶的翅膀、水黾的腿等，将它們在顯微鏡下放大，都會觀察到與荷葉相似的“微米—納米”級結構。

蝴蝶翅膀放大1000倍

蝴蝶翅膀放大10000倍

水黾腿上微米級的剛毛

剛毛放大後存在凹坑

在了解荷葉效應産生的原因後，人類當然不會放過這一模仿學習的機會，“超疏水材料”便應運而生。例如，澳大利亞一家服裝公司發明了一種特殊的T恤，同樣是棉質衣服，但是不論往上面潑水還是飲料，它都能一直保持幹爽；日本尼桑公司将一種納米級材料塗抹在汽車的一半，在駛過泥地後，就能看到明顯的對比：塗有特殊材料的車身幹淨如初，而原來的部分早已布滿泥污。除了這些，還有荷葉效應乳膠漆、防水漆、荷葉玻璃等，相信随着科技的不斷進步，荷葉效應可以應用在更多的材料上，我們的生活也能因此改善。

超疏水T恤

納米級超疏水塗料

防水漆

參考資料：

我們把荷葉放大了500倍，找到了它出淤泥而不染的原因 . 科普中國

“荷葉效應”揭秘 . 華南植物園

賞荷時節，這些秘密你得懂 . 蝌蚪五線譜

荷葉效應及其應用 . 荒年fans

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