什么是荷叶效应

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”。

荷叶效应是指什么？

荷叶不粘水的自清洁特性，人们把这种现象称为荷花效应。

当水滴落在荷叶上时，荷叶与水珠间形成一个高度的接触角(大于90度)，使之聚集成珠状而不扩散。通常，人的皮肤具有轻微疏水性，接触角大约为90度，而荷叶接触角接近170度，叶子表面极度疏水。但是科学家发现，尽管实际接触荷叶的雨水很少，水滴滑落并不是没有摩擦，水滴带走了叶子上的尘土和细菌，起到“自清洁”的功能。

荷叶效应的应用

正因为荷叶表面“自清洁抗污”效应，启发了人们将超疏水表面应用到日常的自清洁技术中，例如:它可以用来防雪、防污染、抗氧化以及防止电流传导等，当然建筑物的墙面若能像荷叶一样，就不用担心被灰尘污染了。

对于一个疏水性的固体表面来说，当表面有微小突起的时候，有一些空气会被“关到”水与固体表面之间，导致水珠大部分与空气接触，与固体直接接触面积反而大大减小。由于水的表面张力作用使水滴在这种粗糙表面的形状接近于球形，其接触角可达150度以上，并且水珠可以很自由地在表面滚动。

即使表面上有了一些脏的东西，也会被滚动的水珠带走，这样表面就具有了“抗污”的能力。这种接触角大于150度的表面就被称为“超疏水表面”，而一般疏水表面的接触角仅大于90度。相信以后超疏水表面在工农业生产和人们的日常生活中会有更广阔的应用前景。

什么是荷叶效应?

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”。

什么是荷叶效应？

中文名称：莲叶效应

拼音名称：lián ye xiào yìng

英文名称：Lotus Effect

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。

荷花效应是什么意思

荷花效应也叫作自清洁效应，可以应用到很多地方。最主要的就是一个是应用在织物上面，比如说防水，防油的领带，还有鄂尔多斯防水防油的羊绒衫。还有一个就是自清洁的玻璃。如果我们将这种原理，运用到汽车的烤漆、建筑物的外墙、或是玻璃上，不但随时可以保持物体表面的清洁，也减少了洗涤剂对环境的污染，可以说既安全又省力。

上个世纪七十年代，德国植物学分类的科学家--威廉·巴特洛特，他和同事在试验中，偶然发现了一个有反常规的现象。

按惯例，实验用的植物都要被清洗干净的，可是他们注意到:通常只有那些表面光滑的叶子才需要清洗，而看起来粗糙的叶子，往往很干净。尤其是荷叶，它的表面不但不带灰尘，而且连水都不粘。

荷花的生长少不了淤泥的，因为它提供了非常丰富的腐殖质，供荷花的生长所需。可是破水而出的荷叶上，不但淤泥、灰尘不粘，就连水滴也很难在上面安安稳稳地呆上一会儿，仿佛自己就能把叶片打扫得干干净净的。

自古就有这么一说，就是因为当水珠落在荷叶上的时候，它由于表面粗糙，就是表面张力的作用，那么水珠会变成球状，或者是近似球状的，然后呢，它会滚离荷叶表面，然后就是带走荷叶上面的一些污浊的物质。

其实这出淤泥而不染，主要说的就是荷叶。

那么为什么它会有自清洁的特性呢?最开始人们认为是荷叶上那层白色的蜡质结晶决定的。

它表面就是有一层蜡质的物质， 我们用眼睛就可以直接看到，而用手也能感受到。您可以用手摸一下，它有一种粗糙的感觉。

荷叶表皮细胞分泌的蜡质结晶，在电子显微镜下，呈现出线状或是毛发状的结构，并且在叶片的正面和背面都有分布。但是水在叶片背面无法形成球状自如的滚动，反而还会滞留在中心。

那么再跟其它植物的叶片做个比较。远了不提，就拿跟荷花同一科的睡莲来说，它的叶子正面也有蜡，可是水滴上去，很快就铺平、蔓延开了，更达不到水珠在荷叶上大珠小珠落玉盘的效果。所以除了蜡质结晶之外，一定还另有门道。

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。

水稻的叶子也是不粘水的，与荷叶的不同在于，荷叶上的水滴，可以在平面内向各个方向运动。而水稻叶片上的水滴通常是沿着叶脉的方向滚落，垂直叶脉的时候，相对就有些困难。但是这都与它们各自叶片的形状相适应。

不光是植物，动物也有。比如说，水黾它在水上行走时就是，水黾腿在水上直立行走，其实也是因为水黾腿它是一个超疏水的，所以因为它表面张力的作用会把水排开，然后支撑它的身体，然后让它跳跃，蚊子也是。

尽管如此，人们始终认为荷叶的表面结构，所体现的自清洁特性最为完美，一直希望能模仿它，从而制造出各种各样的疏水材料。

这事儿看起来很简单，做起来难。您想，那么精细的形态，都是我们通过电子显微镜才看清楚的，想凭这样两只手去复制类似结构，几乎不可能，因此，这里头有着非常高的技术含量。不过在科学家的帮助下，我们的梦想正在慢慢照进现实。

荷叶的效应是什么？

荷叶不粘水的自清洁特性，人们把这种现象称为荷花效应。当水滴落在荷叶上时，荷叶与水珠间形成一个高度的接触角(大于90度)，使之聚集成珠状而不扩散。

通常，人的皮肤具有轻微疏水性，接触角大约为90度，而荷叶接触角接近170度，叶子表面极度疏水。但是科学家发现，尽管实际接触荷叶的雨水很少，水滴滑落并不是没有摩擦，水滴带走了叶子上的尘土和细菌，起到“自清洁”的功能。

荷叶的效应意义

荷叶进化出如此复杂的表面微纳结构，其生物学意义首先在于防止微生物、真菌和藻类等的生长繁殖，其次在于防止表面污染，减少污染物对叶片光合作用和开关气孔的阻碍。这种由表面微纳结构产生的自清洁能力在动物中也同样存在，比如蝴蝶和蝉的翅膀。

通过模仿荷叶表面的微纳结构，人们可以制备多种材料的超疏水自清洁表面，在涂料和纺织领域都有应用，如外墙乳胶漆、卫生间防水漆、防水防污的织物等，都是利用了荷叶效应。