荷花為何能夠出淤泥而不染 _為何

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荷葉的基本化學(xué)成分是葉綠素、纖維素、淀粉等多糖類的碳水化合物，有豐富的羥基（-OH）、（-NH）等極性基團(tuán)，在自然環(huán)境中很容易吸附水分或污漬，要想做到一塵不染似乎不可能。或許你會(huì)想當(dāng)然的以為只有非常光滑的表面才能不染塵埃，但仔細(xì)觸摸荷葉，卻始料未及的發(fā)現(xiàn)原來荷葉表面糙感明顯，但為何粗糙的表面卻不滯留污垢呢？讓我們開始今天的科普吧。。。
荷葉自潔效應(yīng)
眾所周知，水滴落在荷葉上，會(huì)變成了一個(gè)個(gè)自由滾動(dòng)的水珠，這說明荷葉葉面具有極強(qiáng)的疏水性，灑在葉面上的水會(huì)自動(dòng)聚集成水珠，而水珠的滾動(dòng)會(huì)把落在葉面上的塵土污泥吸附掉滾出葉面，使葉面始終保持干凈，這就是著名的”荷葉自潔效應(yīng)（lotus-effect）” 。

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雨滴在荷葉表面形成晶瑩的露珠
荷葉的微觀結(jié)構(gòu)
經(jīng)過兩位德國科學(xué)家的長期觀察研究，即上世紀(jì)九十年代初終于揭開了荷葉葉面的奧妙。荷葉的自潔效應(yīng)與荷葉表面的微觀結(jié)構(gòu)有關(guān) 。原來在荷葉葉面上存在著非常復(fù)雜的多重納米和微米級(jí)的超微結(jié)構(gòu) 。在超高分辨率顯微鏡下可以清晰看到，荷葉表面上有許多微小的乳突。乳突的平均大小約為10微米，平均間距約12微米。而每個(gè)乳突由許多直徑為200納米左右的突起組成的。

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荷葉表面電鏡掃描結(jié)構(gòu)
打個(gè)比方，電鏡下的荷葉葉面上仿佛布滿著一個(gè)挨一個(gè)隆起的“小山包”，它上面長滿絨毛，在“小山包”頂又長出一個(gè)饅頭狀的“碉堡”凸頂，仿佛一只只觸角保護(hù)著葉面，使得尺寸比它大的東西根本無法靠近葉面。

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水滴在荷葉表面上的電鏡掃描示意
荷葉自潔效應(yīng)的奧秘
這種乳實(shí)狀結(jié)構(gòu)的存在使得在”山包”間的凹陷部份充滿著空氣，這樣就在緊貼葉面上形成一層極薄，只有納米級(jí)厚的空氣層。這就使得在尺寸上遠(yuǎn)大于這種結(jié)構(gòu)的灰塵、雨水等降落在葉面上后，隔著一層極薄的空氣，只能同葉面上”山包”的凸頂形成幾個(gè)點(diǎn)接觸。雨點(diǎn)在自身的表面張力作用下形成球狀，水球在滾動(dòng)中吸附灰塵，并滾出葉面，這就是”荷葉效應(yīng)”能自潔葉面的奧妙所在。

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荷葉自潔效應(yīng)：水珠滾動(dòng)時(shí)將葉表面垃圾帶走
荷葉的自潔特性已被研究的十分徹底，這種超級(jí)疏水自潔功能引起了科學(xué)家的濃厚興趣，從而大大促進(jìn)了仿生學(xué)的研究以及荷葉表面結(jié)構(gòu)模擬產(chǎn)品開發(fā) 。研究表明，這種具有自潔效應(yīng)的表面超微納米結(jié)構(gòu)形貌，不僅存在于荷葉中，也普遍存在于其它植物中，另外一些動(dòng)物的皮毛中也存在這種結(jié)構(gòu) 。
其實(shí)植物葉面的這種復(fù)雜的超微納米結(jié)構(gòu)，不僅有利于自潔，還有利于防止對(duì)大量漂浮在大氣中的各種有害的細(xì)菌和真菌對(duì)植物的侵害。另外，更重要的是，為了提高葉面吸收陽光的效率，進(jìn)而提高葉面葉綠體的光合作用。