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荷叶效应

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点击次数:2538 更新时间:2018年02月13日16:45:58 打印此页 关闭

“予独爱莲之出淤泥而不染,濯清涟而不妖,中通外直,不蔓不枝,香远益清,亭亭净植,

可远观而不可亵玩焉。

——周敦颐《爱莲说》

 

荷花出污泥而不染,自古以来就被人们认为是纯洁的象征。在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,而荷叶等可以防水的叶子表面却总是干干净净,这一自我

清洁功能又被称为“荷叶效应”。新乡银河娱乐网1331有限公司从1997年至今致力于荷

叶效应的研究,利用仿生技术开发出一款真正意义的家荷生态植物膜。

 

什么是荷叶的自洁效应

 

荷叶效应主要是指荷叶表面具有超疏水(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,荷叶的表面总是能保持干燥。而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。

 

 

荷叶效应的机理

 

用传统的化学分子极性理论来解释,不仅解释不通,恰恰是相反。从机械学的光洁度(粗糙度)角度来解释也不行,因为它的表面光洁度根本达不到机械学意义上的光洁度(粗糙度),用手触摸就可以感到它的粗糙程度。

莲叶表面的化学组成为蜡。一般而言,水在一般的腊上接触角为110度,但是水在莲花的接触角却大于140度,所以除了腊之外,可能还有其它因素使水在莲叶上的接触角大于140度。那到底还有什么因素呢?

 

其实莲花表面上有类似纤维的纳米结构。通常表面变得粗糙,会使水分叶面的接触角变大。由于莲叶的表面为腊的疏水性结构,接触角原本大于90度,再加上粗糙面使水在叶面上的接触角变为大于140度,水滴很难留在其上。

 

同样,当灰尘附着于莲叶表面上时,因为莲叶表面的纤毛结构,使灰尘和莲叶的接触面积减少,因此减少了灰尘和莲叶间的吸附力量。而当水滴由叶面上滚过时,由于灰尘和水滴间的接触面积大,灰尘粒子和水滴间有较强的吸附力,所以很容易就被水滴带走,这就是莲花为何能出淤泥而

总结一下就是:由于莲叶表面同时拥有这种纳米尺寸的物理结构与疏水性的化学组成,因此才具有自洁的功能。

 

 

利用荷叶效应提高漆膜耐沾污性

 

涂膜的沾附污染可以分为附着性污染和吸入性污染两种。

 

附着性污染指的是灰尘等污染物附着在涂膜的表面,而吸入性污染则是指污染物在附着的基础上进入到涂膜的内部。相对于附着性污染,吸入性污染更难去除,通常我们遇到的耐沾污是两者都有的。

所以,针对两种污染方式,我们想要提高涂膜的耐沾污性主要是通过改善涂膜的表面性质使其对污染物难以吸附并容易除去,以及提高涂膜的致密性使污染物不易渗入这两个基本途径。





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