新型塑料瓶研發(fā)方案華(編輯修改稿)
2024-10-07 20:59 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 們從紅色黑色和藍色交界的地方沿著黑色曲面的方向畫一條線來，就叫做那個曲線在那個點的切線。在圖中，就是綠色的那條線。紅線和綠線之間有個夾角，我們把它叫作 “接觸角 ”。 如果接觸角很大，是什么樣子呢？ 當接觸角很大的時候，水珠就呈現(xiàn)球形，水和葉子接觸的地方（相當于上面這幅圖中的紅線）非常小，水不會再一個地方呆著，整個水珠可以滾來滾去。 如果接觸角很小，又會是什么樣子呢？ 這就是一般的葉子上水珠的形狀。扁扁的，水和葉面的邊界很大（就是紅線很長）。接觸角很小，水珠也不能隨便移動。進一步想，如果接觸角非常小，比如說是零度了，會是什么情況呢？沒錯，沒有藍色的線了，所有的固體都被水給占了。日常生活中，如果我們的碗或者玻璃不太干凈，比如說有油，那么就觸角就會比較大，我們就能看到水珠。如果用洗滌靈把它們洗得很干凈，放滴水上去，水就立刻鋪開，看不到水珠了。 人們知道接觸角和表面張力已經(jīng)很多很多年了，但是很長的時間內(nèi)卻無法作出荷葉那樣的表面來。也就是說，人們找不到那么疏水的物質(zhì)，可以是使接觸角象荷葉表面那么大。荷葉表面，有著什么樣的秘密呢？ 直到二十世紀七十年代，因為掃描電子顯微鏡的使用，人們才開始明白荷葉高度疏水的原因。下面是用電子掃描顯微鏡“看 ”到的荷葉表面。 荷葉表面原來非常的粗糙！左邊的照片上的標度是 20 微米（微米是千分之一毫米），也就是說，荷葉表面布滿了大小在幾微米到十幾微米之間的突起。如果把這些突起繼續(xù)放大，如右邊的圖，每個突起上還布滿了更小的突起，或者說細毛。荷葉的超強疏水性，原來不僅跟表面疏水性有關，還跟這種超微結構有關。 為什么這樣的 “粗糙 ”結構就能產(chǎn)生超強的疏水性呢？我們來看下面的圖： 前面說了，接觸角的形成是減小整個體系總界面能的結果。對于一個疏水的固體表面來說，當表面不平有微小突起的時候，有一些空氣會被 “關到 ”水與固體表面之間，水與固體的接觸面積會大大減小。具體的數(shù)學推導在這里 就省略了，總之，科學家們可以從物理化學的角度用數(shù)學來證明：當疏水表面上有這種微細突起的時候，固體表面的接觸角會大大增加。 當接觸角不是特別大的時候，象第一副圖中的草葉上，水滴呈半球形，而半球形是無法滾動的。如果有了
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