余姚中學(xué)“蓮為何出淤泥而不染”的研究課題組(高三9班)(編輯修改稿)
2025-02-09 23:53 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 。水在一般石蠟上的接觸角約110176。，但是，我們由接觸角的實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，水在蓮葉上的接觸角高達160176。的超高疏水性。這是因為蓮葉，除了含有化學(xué)的疏水組成——蠟外，此外， 在電子顯微鏡下，蓮葉的表面有大小約5~15微米細(xì)微突起的表皮細(xì)胞，這些細(xì)微的結(jié)構(gòu)使蓮葉表面變得粗糙。粗糙的結(jié)構(gòu)讓接觸角上升原因有兩個，第一是由于起伏的結(jié)構(gòu)中會包含了空氣成分，可以貢獻部份低表面張力與高接觸角功能。第二是粗糙結(jié)構(gòu)增加了整個水與蓮葉接觸面積，因此表面張力變低，讓水在蓮葉上的接觸角變成約160176。，這么大的接觸角，可以讓雨水輕易的滾動。電子掃描顯微鏡“看”到的荷葉表面自潔性 主要構(gòu)成因素是超低表面能特性，所謂表面能即是蓮葉表面與外在物質(zhì)如空氣、水、臟污等之間吸引力，表面能越低吸引能量小，外在的物質(zhì)就好像輕輕的附在蓮葉上，很容易被移除，反之越高，就越像膠水黏在一起，不容易去除。在電子顯微鏡下，蓮葉的表面有大小約5~15微米細(xì)微突起的表皮細(xì)胞，上層覆蓋著一層直徑約1奈米的蠟質(zhì)結(jié)晶。蠟質(zhì)結(jié)晶具有疏水性，所以當(dāng)水與這類表面接觸時，會因表面張力而形成水珠，再加上葉表的細(xì)微結(jié)構(gòu)之助，使?jié)L動的水珠會順便把一些灰塵污泥的顆粒一起帶走，達到自我潔凈的效果，這就是蓮花總是能一塵不染的原因。三、 科學(xué)家利用“蓮葉效應(yīng)”德國Bonn大學(xué)的那兩位植物學(xué)家，在弄清楚了荷葉的微觀機構(gòu)和自清潔機制之后，說服了一家生產(chǎn)外墻涂料的公司，合伙研制了一種自清潔外墻材料。建筑物的外墻，特別是高層建筑物的外墻采用疏水疏油的涂料可實現(xiàn)自清潔，大大地節(jié)約了清洗所耗費的人力物力。此后，科技界不僅繼續(xù)著人造納米荷葉表面材料本身的研究，同時也很重視它們在工業(yè)和生活中的廣泛應(yīng)用。今天，這類材料在生物技術(shù)領(lǐng)域可用來控制含有生物功能分子的液滴以及減少污染物。紡織領(lǐng)域中的自清潔超疏水性纖維可以制成免洗的襯衣、領(lǐng)帶等。工業(yè)上超疏水表面材料對水和油可具有相反的潤濕性，從而可將水和油分離；還有用作微過濾等等用途。用溶膠凝膠和自組裝工藝，很容易在玻璃上制備一層透光的二氧化硅基納米膜，透光率超過90%，而反射率低于10%，水的接觸角可達到165度，在透光、抗反
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