涂料的荷叶效应机理

很久很久以来，优化的自洁功能已在自然界存在，荷花叶子就是其中的代表。荷叶表面具有很好的憎水性，并实际上是不能润湿的，它还是出淤泥而一尘不染。经研究发现，荷花叶子之所以具有以上性能，是因为叶子表面既憎水，又有一个显微结构。

荷叶自洁效应：

v 荷叶的基本化学成分是叶绿素、纤维素、淀粉等多糖类的碳水化合物，有丰富的羟基OH-、氨基NH-等极性基团，在自然环境中应该很容易吸附水分或污渍。但荷叶叶面却呈现具有极强的拒水性，洒在叶面上的水会自动聚集成水珠，水珠的滚动把落在叶面上的尘土污泥粘吸滚出叶面，使叶面始终保持干净，这就是著名的“荷叶自洁效应”。

荷叶的微观结构：

v 通过扫描电子显微镜图像，可以清晰地看到，在荷叶叶面上存在着非常复杂的多重纳米和微米级的超微结构。荷叶叶面上布满着一个挨一个隆起的“小山包”（每两个小山包之间的距离约为20－40μm）在山包上面长满了绒毛，在山包顶又长出了一个个馒头状的“碉堡”凸顶。整个表面被微小的蜡晶所覆盖（大约200nm－2μm）。

因此，在“山包”间的凹陷部份充满着空气，这样就在紧贴叶面上形成一层极薄、只有纳米级厚的空气层。这就使得在尺寸上远大于这种结构的灰尘、雨水等降落在叶面上后，隔着一层极薄的空气，只能同叶面上“山包”的凸顶形成几个点接触，由于空气层、“山包”状突起和蜡质层的共同托持作用，使得水滴不能渗透，而能自由滚动。雨点在自身的表面张力作用下形成球状，水球在滚动中吸附灰尘，并滚出叶面，这就是"荷叶效应"能自洁叶面的奧妙所在。本文来自： 中国新型涂料网

荷叶表面的电镜扫描图：

表面润湿原理：

v 当雨滴接触荷叶表面时，荷叶表面和雨滴同时被周围的空气所包围。这样就有三种物质互相接触，固体，液体和气体。这三种物质的边界作用决定了水滴的形状和液体如何在固体表面散开，也就是如何润湿固体底面。对亲水性的粗糙表面，越粗糙越易被润湿，对疏水性表面，越粗糙越不易被润湿。

v 粗糙的疏水表面使水不能进入叶子内部，仅在叶面形成水珠，水和叶子表面间的接触面积只有2%～3%，从而降低两者间的摩擦力，使水滴极易从叶面滚落而不沾污叶面，表现出良好自洁性。当液面沾有尘埃等固体微粒时，尘埃能被水润湿，沾污在水滴上，并随水滴的滚落而被洗掉。即使是疏水性污垢，也由于其与叶面上凸起部分的接触面积极小，使水和油污的黏着力大于叶面凸起部分上蜡晶与油污间的黏着力，而易于随水滴的滚落而被洗去。

v 如果表面是光滑的，则灰尘微粒能够更强地贴附在完全光滑的表面而不是水滴表面，滴落的水滴只是把它稍微推到一边。但是，如果表面是粗糙的，则灰尘将会更好的贴附于水滴

表面而不是粗糙表面，然后随着水滴滚落。

荷叶效应乳胶漆：

v 荷叶效应乳胶漆就是能保持外墙面干燥清洁的一种建筑涂料，它是仿生学在建筑涂料中应用的一个例子。本文来自： 中国新型涂料网

v 这种荷叶效应乳胶漆采用具有持久憎水性的少乳化剂有机硅乳液等一些专门物质，并形成一个纳米级显微结构，从而使其涂膜具有类似荷花叶子的表面结构，达到拒水保洁功能。

荷叶荷叶效应乳胶漆

荷叶效应防水漆：

卫生间是家庭中湿气最重的区域，所以人们在天花板、墙壁和地面的处理上总是把防水放在第一位，瓷砖和铝扣板的使用频率最高。其实卫生间的墙壁完全可以用防水漆来粉刷。采用荷叶表面技术，加强了防水透气性，确保墙面不受水汽侵蚀漆膜的牢固性不仅抗得住卫生间的潮气，甚至能适用于建筑的外墙。

模拟荷叶制造憎水性膜：

这种膜能模拟荷叶，在表面上如有水，这些水就会聚成珠而滚掉，因此即使在下大雨时其表面也能保持干燥状态。小水滴在滚动时还能将灰尘粒子集合在一起，因此表面有“自清洗”作用。这种膜可用普通气溶胶喷涂到表面上。当喷涂层的憎水作用被磨掉时，很容易进行再次喷涂。

本文来自： 中国新型涂料网