涂料的荷叶效应机理
荷叶的原理做的技术
荷叶的原理做的技术
荷叶的原理是指利用荷叶的微观结构和表面特性来实现某些特定的技术应用。
荷叶表面的特点是具有超疏水性（superhydrophobic），即其表面能够高度抗水，水滴在表面上形成近球形，并能够轻易地滚落。
这种特性是由荷叶表面微观结构和某些特殊化学物质的共同作用所致。
利用荷叶的原理，可以进行一些技术的应用，例如：
1. 超疏水表面涂层：通过模仿荷叶的表面微观结构和特殊化学物质，可以制备出具有超疏水性的表面涂层。
这种涂层可以应用于船舶、飞机等载具的外表面，使其表面不易被水滴或液体粘附，减少对载具运行的阻力，提高运行效率。
2. 抗粘附涂层：荷叶的超疏水性表面不仅对水滴有抗性，还对其他液体如油、粘稠液体等也具有一定的抗粘附性。
利用荷叶的原理，可以制备出抗粘附涂层，应用于各类容器、管道等设备，减少粘附物质的积聚，降低清洗维护的工作量。
3. 自清洁材料：荷叶的表面特性使得其受到的污染较少，雨水或风力可以轻易将污染物带走。
基于荷叶原理，可以制备出自清洁材料，用于玻璃窗、太阳能电池板等场合，提高材料自我清洁的能力，降低日常清洁的频率和成本。
总之，利用荷叶的原理可以开发出一系列具有抗水、抗粘附性能的技术应用，这对于提高材料的性能和减少日常维护工作有着重要的意义。
荷叶自清洁效应的原理
荷叶自清洁效应的原理
荷叶自清洁效应是指荷叶表面具有自我清洁的能力，这是由于荷叶表面微观结构的特殊性质所致。
荷叶表面覆盖着一层微小的凸起，这些凸起上覆盖着一层微小的毛细管，这些毛细管可以将水分子吸附在表面上，形成一个水滴。
同时，荷叶表面的微观结构也使得水滴在表面上滚动时，可以将表面上的污垢和微生物一并带走，从而实现了自我清洁的效果。
荷叶自清洁效应的原理不仅仅是一种自然现象，也是一种重要的科学原理。
在现代科技领域中，荷叶自清洁效应被广泛应用于各种领域，如建筑材料、纺织品、医疗器械等。
例如，在建筑材料领域，研究人员通过模仿荷叶表面的微观结构，开发出了一种新型的自清洁涂料，可以在建筑物表面形成一层自清洁的保护膜，从而减少建筑物表面的污染和维护成本。
在纺织品领域，荷叶自清洁效应也被广泛应用。
研究人员通过将荷叶表面的微观结构复制到纺织品表面，开发出了一种新型的自清洁纺织品。
这种纺织品可以在表面形成一层自清洁的保护膜，从而减少污染和维护成本，同时也可以提高纺织品的耐磨性和耐洗性。
在医疗器械领域，荷叶自清洁效应也被广泛应用。
研究人员通过将荷叶表面的微观结构复制到医疗器械表面，开发出了一种新型的自清洁医疗器械。
这种医疗器械可以在表面形成一层自清洁的保护膜，从而减少污染和维护成本，同时也可以提高医疗器械的使用寿命和
安全性。
荷叶自清洁效应是一种重要的科学原理，不仅仅是一种自然现象。
在现代科技领域中，荷叶自清洁效应被广泛应用于各种领域，如建筑材料、纺织品、医疗器械等。
这种科学原理的应用，不仅可以提高产品的质量和性能，还可以减少污染和维护成本，从而为人类社会的可持续发展做出贡献。
荷叶拒水拒油原理
5
防水防油防污纺织材料
一、荷叶效应 荷叶的“自洁性”源于其表面的微细结构，荷叶表面有许多乳头状凸起,凸起部分 的高度为 5～10μm,凸起之间的间隙为 10～15μm， 乳头状的表面又被许多直径为 1nm 蜡质晶体所覆盖。
图 1 荷叶表面结构 在这些微小的凹凸之间，储存着大量的空气。当水滴落到荷叶上时，由于空气层、 乳头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。
图 2 荷叶自洁原理示意图 通过上面的荷叶效应可知，材料表面拒水必须具备以下条件： 1) 水在其表面接触角大于 90； 2) 材料表面必须是粗糙的，而且粗糙程度必须是纳米水平或接近纳米水平。 二、拒水拒油整理原理 拒水、拒油和易去污整理的本质是在织物表面施加一层特殊结构的物质，使其由高 能表面变为低能表面，以此获得具有拒水、拒油、易去污效果的织物，且表面能愈小效 果愈好。一般“三防”整理是通过控制表面粗糙度与降低表面能，使其与水或油的接触角 高于 120º ，来达到拒水拒油的效果。 1、接触角 液滴在固体表面上的接触角主要决定于固体和液体表面能， 以及液体与固体的界面
图 3 接触角定义 当液滴落在织物表面上时，只会出现两种情况： 1) 当接触角小于 90º 时，液滴开始呈图 3(b)的形状，但在极短的时问后，液滴就会向四 周扩散并渗入织物中。 2) 当接触角大于 90º 时，液滴呈图 3(c)的形状。接触角越大，保持的时间越长。织物倾 斜时，液滴会滚落。 2、润湿方程 拒水、拒油的条件是固体界面张力必须小于液体的表面张力 3、粘附功和内聚功 确定固体表面能比较难，所以由表面能判断是否润湿也不太容易。然而，接触角和 液体的表面张力是较易测定的。而通过物体的表面张力，容易得到液、固接触时的接触 角，从而确定是否润湿。θ 越小，固体容易被液滴润湿，反之，固体就有不同程度的抗 湿性能。 若要水或油滴在固体表面成珠状，则必须使固体界面张力小于液滴的界面张力。 4、临界表面张力 固体的界面张力一般都用外推法间接测定， 这种方法测定的固体的界面张力称为固 体的临界表面张力 γc。表面张力低于固体的 γc 的液体，能在该固体表面随意铺展和润 湿，而表面张力高于固体 γc 的液体，则在固体表面形成不连续的液滴，其接触角大于
荷叶原理在生活中的应用
荷叶原理在生活中的应用1. 荷叶原理的概述荷叶原理是一种物理现象，它是指荷叶表面微小的凸起造成的效应，使水珠在其表面呈现出极高的接触角。
接触角是水滴与固体表面接触的角度，越大代表水滴越不容易与固体表面接触，反之越小则水滴与固体表面更容易接触。
2. 荷叶原理在生活中的应用2.1. 防水性材料由于荷叶表面的微小凹凸，使得水滴在上面无法形成连续的液体膜，而是以球状滚落。
这种防水性能被应用于各种材料的制造中，例如防水涂料、防水纺织品、防水电子设备等。
这些材料经过特殊处理，使得它们的表面变得更加粗糙，模拟荷叶表面的凹凸，从而实现防水的效果。
2.2. 减少液体残留荷叶表面的凹凸结构使得水滴在上面滚落时带走了接触面上的灰尘和杂质，减少了液体在固体表面残留的可能。
这一原理被运用到很多生活用品中，例如餐具的超疏水涂层使得油污和食物残渣很难粘附在餐具表面，从而减少了清洗的难度和次数。
2.3. 液体输送系统荷叶原理中水滴的滚落在生物学中被用来解释植物的提水系统。
植物的根部吸收水分，然后通过输送系统将水分送达到其他部位，如叶片和花朵。
这一原理在工程领域被借鉴，用于设计输送系统，例如管道和水泵系统。
2.4. 自洁材料荷叶表面的凹凸结构使得水滴在滚落时带走了附着在表面的灰尘和污渍。
这一原理被应用在自洁材料中，例如自洁玻璃和自洁陶瓷。
这些材料的表面被粗糙化处理，模拟荷叶的表面结构，使得雨水滚落时可以带走表面的污渍，保持材料的清洁。
2.5. 防结冰材料荷叶表面的凸起结构使得水滴在滚落时不易形成连续的液体膜，从而减少了结冰的可能性。
这一原理被运用在防结冰材料的设计中。
例如，飞机表面涂覆了一种特殊的防冰涂层，使得降雨滚落时不易结冰，从而保证飞机在恶劣天气条件下的安全飞行。
3. 结论荷叶原理是一种有趣而实用的物理现象，在生活中有着广泛的应用。
通过模拟荷叶表面的凹凸结构，我们可以设计出防水、防污、自洁、防冰等功能性材料，提高生活品质和工程技术的发展。
荷叶疏水原理的应用实例
荷叶疏水原理的应用实例1. 荷叶疏水原理的介绍荷叶疏水原理是指荷叶表面的微观结构和化学成分使其具有疏水性，水滴在荷叶表面上呈现出珠状滚动的特性。
这一原理被广泛应用于多个领域，包括涂料、纺织品、建筑材料等。
2. 涂料领域中的应用在涂料领域中，荷叶疏水原理被应用于开发超疏水涂料。
这种涂料能够在表面形成一层微米级的荷叶结构，使得水滴无法附着在表面上，从而实现自清洁效果。
超疏水涂料广泛应用于室内外墙面、玻璃窗等，使得这些表面具有良好的抗污染能力，降低了清洁维护的成本。
•超疏水涂料的特点：–自清洁效果，水滴可以快速滚落，带走附着的污物；–耐候性强，长时间使用不易受到气候等因素的影响；–耐腐蚀性好，能够防止化学物质对涂层的侵蚀；–可自愈合，表面受损后可以在一定条件下自行修复。
3. 纺织品领域中的应用在纺织品领域中，荷叶疏水原理被应用于开发防水透气面料。
传统的防水材料往往无法同时实现防水和透气的效果，使得穿着者很容易出现不适感。
而采用荷叶疏水原理的防水透气面料则能够有效解决这一问题。
•防水透气面料的特点：–具有优异的防水性能，可以有效阻挡外部水分的渗透；–同时具备良好的透气性能，可以排除体内的湿气；–柔软舒适，不影响穿着者的活动；–耐久性好，经过多次清洗或长时间使用后仍能保持原有的性能。
4. 建筑材料领域中的应用在建筑材料领域中，荷叶疏水原理被应用于开发自洁型建筑材料。
这些材料在表面形成一层具有荷叶结构的纳米涂层，能够有效防止尘土、污染物等附着在表面上，从而保持建筑物外观的清洁。
•自洁型建筑材料的特点：–高效的自洁性能，附着在表面的尘土、污染物能够被清洗或雨水冲刷掉；–长效性好，一次处理能够保持较长时间的自洁效果；–高耐候性，能够经受多种环境条件下的考验；–能够减少清洁维护成本，节约人力物力。
5. 其他领域中的应用除了上述领域，荷叶疏水原理还被应用于汽车涂层、电子设备防水等方面。
很多厂商通过模仿荷叶表面的微观结构和化学成分，来研发具有疏水性能的产品，以提高产品的使用体验。
荷叶效应的原理跟应用
荷叶效应的原理跟应用原理荷叶效应是一种物理现象，也被称为荷叶效应原理。
它描述了荷叶表面的微观结构对水滴的影响，从而使水滴在表面滚动时带走或清洗掉表面上的杂质。
荷叶表面的微观结构由微小的凹槽和微观毛细管组成，这些结构可以使水滴的接触角变得非常小，接近于零。
当水滴在荷叶表面滚动时，几乎没有阻力可以阻碍水滴的滚动，因此可以轻松地清洁表面。
荷叶效应的原理主要涉及两个方面：表面张力和接触角。
表面张力是液体表面的一种特性，它使液体表面呈现出像弹性薄膜一样的性质。
接触角是指液体与固体表面之间所形成的角度，它描述了液体在固体表面上的润湿性。
对于荷叶表面来说，其微观结构可以降低液体与固体表面之间的接触角，从而提高液体在表面上的润湿性。
荷叶效应的原理可以用以下几个步骤来描述：1.荷叶表面的微观结构使液体在表面上形成一个非常小的接触角。
2.表面张力使液体表面呈现出弹性薄膜的特性，减小了液体在表面上的黏附力。
3.当液体在表面滚动时，微观结构和表面张力的共同作用使液体很容易地清洁表面，带走或清除表面上的杂质。
应用荷叶效应在生活中和科学研究中有着广泛的应用。
以下是一些荷叶效应的应用示例：1. 防污涂料荷叶效应的应用之一就是防污涂料的开发。
由于荷叶表面的微观结构和表面张力的作用，防污涂料可以使液体在表面上形成非常小的接触角，从而减少液体在表面上的粘附和渗透。
这种特性使防污涂料能够有效地抵抗污渍的附着，保持表面的清洁。
2. 自清洁材料荷叶效应还被用于开发自清洁材料。
通过模仿荷叶表面的微观结构，科学家们设计出一种纳米材料，使其具有类似的表面特性。
这种自清洁材料能够在外部条件的作用下自动清洁表面，减少细菌和污垢的附着，有望应用于医疗设备、建筑材料以及食品加工等领域。
3. 纳米润滑剂荷叶效应也被应用于纳米润滑剂的开发。
纳米润滑剂具有微观结构，可以降低液体与固体表面之间的接触角，减轻摩擦力。
这种润滑剂可以应用于各种领域，如机械工程、航空航天和汽车工业，显著降低能源消耗和设备损耗。
荷叶不沾水的原理及应用
荷叶不沾水的原理及应用原理•表面纳米结构–荷叶表面覆盖着微观的纳米结构，这些纳米结构由特殊的蜡质组成，使得水滴无法在荷叶上扩散，而是形成球状滚落，从而实现不沾水的效果。
–这些表面纳米结构的特殊形状和排列方式，使得荷叶表面具有较大的接触角，即水滴与荷叶表面的接触角接近于180度，导致水滴无法附着在荷叶上。
•自洁效应–荷叶表面纳米结构具有自洁效应，当水滴滚落过程中带走了表面上的污染物，使得荷叶保持干净。
•表面张力调控–荷叶表面纳米结构还能调控水滴的表面张力，使得水滴更容易形成球状，从而更容易滚落。
应用•自清洁材料–受到荷叶原理的启发，科学家们在材料表面设计制造了类似的纳米结构，用于制造自清洁材料。
这些材料能够有效抵抗污染物的附着，自动清洁表面，可应用于建筑材料、家具、汽车等领域。
•防水涂层–利用荷叶不沾水的原理和纳米结构，人们开发了一种特殊的防水涂层。
这种涂层能够在表面形成纳米结构，防水性能优异，具有很好的抗水侵蚀和耐用性，可广泛应用于户外装备、纺织品、建筑材料等领域。
•微流控技术–荷叶的不沾水性质也被用于微流控技术中。
当将液滴放置在微流控芯片上时，荷叶式的不沾水性质可以使得液滴在芯片上自由滚动而不附着，并且液滴可以通过精确控制芯片表面的纳米结构来实现液滴的运动控制和分离。
•抗冰涂层–荷叶不沾水的原理也被应用于抗冰涂层的制备。
通过在物体表面构造类似于荷叶的纳米结构，可以使得水滴无法附着在物体表面形成冰层，从而实现抗冰效果。
这种抗冰涂层可广泛应用于飞机、输电线路、建筑物、桥梁等领域。
•高效蒸发器–荷叶不沾水的原理被应用于高效蒸发器的设计。
通过模仿荷叶表面的纳米结构，可以使得液体在蒸发过程中形成球状滚动，提高液体表面的有效蒸发面积，从而提高蒸发效率。
这种高效蒸发器可用于太阳能蒸馏、空调系统等领域。
总结荷叶不沾水的原理主要是通过表面纳米结构和蜡质覆盖层的相互作用而实现的。
这种原理被广泛应用于自清洁材料、防水涂层、微流控技术、抗冰涂层和高效蒸发器等领域。
对荷叶效应的解读
对荷叶效应的解读对荷叶效应的解读荷叶效应（Lotus Effect）是受到荷叶表面特性启发而得名的一种物理现象，它揭示了荷叶为何具有自清洁特性。
荷叶表面覆盖着微细的刺状结构和纳米级的蜡状颗粒，使得水滴在表面上呈现球状，从而迅速滚落并带走污垢。
这种效应已经在各种领域得到广泛的应用，包括建筑、纺织、汽车、医疗等，它不仅能减少污垢的附着，还能保护物体表面免受腐蚀和损伤。
本文将从深度和广度的角度对荷叶效应进行评估，探讨其原理、应用和前景。
我们将介绍荷叶效应的基本原理，解释荷叶表面纳米结构和蜡状颗粒对液滴行为的影响。
我们将探讨荷叶效应在不同领域的应用，包括建筑材料、纺织品、汽车涂层和医疗器械等。
我们将分析荷叶效应在环境保护和能源领域的潜力，讨论其可持续性和商业化前景。
我们将对荷叶效应的局限性和未来研究方向进行总结和展望。
一、荷叶效应的原理荷叶表面的特殊纳米结构是荷叶效应的关键。
这种纳米结构由微细的刺状结构和纳米级的蜡状颗粒组成，使得水滴在表面上呈现球状，而不容易附着和渗透。
微细的刺状结构增加了表面的粗糙度，减少了接触面积，从而阻碍了污物或液滴在表面上的附着。
纳米级的蜡状颗粒形成了一层保护膜，使得水滴无法渗入表面，形成了所谓的“莲花叶效应”。
二、荷叶效应的应用荷叶效应的应用广泛涉及各个行业。
在建筑领域，研究人员已经成功地开发出具有自清洁功能的建筑材料，比如自洁玻璃和自洁涂料，可以减少外墙和窗户表面的污染和清洁频率。
在纺织领域，利用荷叶效应可以制造防水和防污的面料，用于户外运动服装和家居纺织品。
在汽车领域，应用荷叶效应的车身涂层能够抵御雨水和污垢，减少洗车的频率和对环境的污染。
在医疗器械领域，荷叶效应可以用于减少细菌和病毒在表面上的附着，提高器械的杀菌性能。
三、荷叶效应的前景荷叶效应在环境保护和能源领域具有巨大的潜力。
通过应用荷叶效应的材料和涂层，可以减少水资源的浪费和化学清洁剂的使用，降低对环境的污染。
荷叶效应还可以改善太阳能电池板和风力发电叶片的清洁效率，提高能源利用效率。
荷叶效应的原理和应用
荷叶效应的原理和应用原理荷叶效应是指将荷叶浸入水中后，水滴会在荷叶表面形成球状，并将污垢随着水滴一同滚落。
这种现象的原理是荷叶表面的微观结构使得其具有超疏水性。
荷叶表面由许多微小的凸起组成，这些凸起覆盖了表面的大部分面积。
凸起之间存在微小的凹陷，形成了类似于蓬松毛发的结构。
当水滴接触到荷叶表面时，由于表面张力的作用，水分子会依靠凸起之间的凹陷填充，并形成一个微小的气隙。
这个气隙可以减少水滴与荷叶表面的接触面积，从而使得水滴处于一种高度球形的状态。
由于球形的表面积相对于平面的表面积要小，因此在水滴滚动的过程中，污垢很容易被清除。
荷叶表面的微观结构还具有微小的锐角，这使得水滴在滚动时能够产生足够的惯性力来带动污垢滚落。
此外，荷叶表面的微观结构还能够阻止水分子在横向方向上的扩散，从而使得水滴能够滚动得更远，带走更多的污垢。
所有这些因素共同作用，使得荷叶表面能够实现高效的自清洁效果。
应用荷叶效应的原理在实际应用中得到了广泛的运用，并取得了令人瞩目的效果。
以下是一些典型的应用领域：1.防污涂料荷叶效应的原理被应用于防污涂料的研究和开发中。
通过在涂料中添加具有类似荷叶表面微观结构的功能性物质，可以使得涂层具有自清洁的能力。
这种防污涂料可以应用在建筑物、汽车、船舶等多个领域，减少清洁工作的频率和费用，同时节约水资源。
2.微流控芯片荷叶效应的原理也被应用于微流控芯片的设计中。
微流控芯片是一种在微观尺度上对流体进行操控的器件。
通过在芯片表面上利用荷叶效应的原理构造微结构，可以使得微流控芯片具有自清洁的功能。
这对于在生物医学实验、化学分析等领域中需要频繁进行液体处理和样品分离的应用非常有益。
3.船舶表面设计船舶表面的污染问题一直是困扰航运业的重要难题。
荷叶效应的原理被应用于船舶表面设计中，可以减少污垢和海藻等生物的附着，降低摩擦阻力，提高航行速度和燃油效率。
这种技术可以减少航行过程中的能量损耗，对减少碳排放和保护海洋环境都具有积极的效果。
荷叶效应乳胶漆
15
5
93
特氟隆
18
18
0
111
硅树脂涂料 A 17.4
17.2
0.2
115
荷叶效应乳胶漆 8
8
0
142
荷叶
7.5
7.5
0
145
只有当涂膜材料的表面张力色散分量明显少于水的表面张力色散分量，另外，其表面张力的极性分量为零时， 移动的水珠才能收集灰尘。在已检测的硅树脂涂膜中，其表面张力中相对高的色散分量和存在极性分量都会降 低其憎水性，从而影响其自洁性。
参考文献 1. A.Born und J. Ermuth ,Farbe & Lack，1999（3）：96-104 2. A.Born, J. Ermuth und C.Neinbuis,Phänomen Farbe,2000(2)：34-36 3. A.Born und J. Ermuth ,Farbe & Lack，2001(7)：87-93 4. 林宣益 新型建筑材料，2000（5）：7-9
荷叶效应乳胶漆涂膜
普通乳胶漆涂膜
ห้องสมุดไป่ตู้
图 2 雨水成珠滚落，灰尘随之带走
三．移动水的自洁作用
德国玻恩大学开发出一个快速测定移动水清洁作用的试验方法，称为集灰试验。即在涂膜试板上，撒一些炭
黑或粉煤灰，接着滴几滴水，使试板稍微倾斜晃动，从而水就在试板上来回移动。对于普通的涂膜，包括硅树
脂涂膜，随着水的移动，在涂膜上留下含灰的水迹。对于荷叶效应乳胶漆涂膜，水成为一个大珠点，炭黑或粉
荷叶
荷叶效应乳胶漆
图 1 荷叶和荷叶效应乳胶漆结构
二.荷叶效应机理 市场上的荷叶效应涂料或乳液，绝大多数是通过降低表面张力来实现的。这种通过降低表面张力，其提高与
荷花效应在涂料中的应用
荷花效应概述荷花何以出淤泥而不染？是因为它的表面十分光滑，污垢难以停留？不是。
科学家用扫描电子显微镜观察，发现荷花的花瓣表面像毛玻璃一样毛糙，净是20um大小的“疙瘩”。
这一被称为“荷花效应”的发现给人意外的启示。
它启发人们去研制涂料和油漆，使墙面像荷花一样不受污染，永葆鲜艳色彩。
原理上个世纪七十年代，德国植物学分类的科学家——威廉·巴特洛特，他和同事在试验中，偶然发现了一个有反常规的现象。
按惯例，实验用的植物都要被清洗干净的，可是他们注意到：通常只有那些表面光滑的叶子才需要清洗，而看起来粗糙的叶子，往往很干净。
尤其是荷叶，它的表面不但不带灰尘，而且连水都不粘。
荷花的生长少不了淤泥的，因为它提供了非常丰富的腐殖质，供荷花的生长所需。
可是破水而出的荷叶上，不但淤泥、灰尘不粘，就连水滴也很难在上面安安稳稳地呆上一会儿，仿佛自己就能把叶片打扫得干干净净的。
自古就有这么一说，就是因为当水珠落在荷叶上的时候，它由于表面粗糙，就是表面张力的作用，那么水珠会变成球状，或者是近似球状的，然后呢，它会滚离荷叶表面，然后就是带走荷叶上面的一些污浊的物质。
其实这出淤泥而不染，主要说的就是荷叶。
那么为什么它会有自清洁的特性呢？最开始人们认为是荷叶上那层白色的蜡质结晶决定的。
它表面就是有一层蜡质的物质，我们用眼睛就可以直接看到，而用手也能感受到。
您可以用手摸一下，它有一种粗糙的感觉。
荷叶表皮细胞分泌的蜡质结晶，在电子显微镜下，呈现出线状或是毛发状的结构，并且在叶片的正面和背面都有分布。
但是水在叶片背面无法形成球状自如的滚动，反而还会滞留在中心。
那么再跟其它植物的叶片做个比较。
远了不提，就拿跟荷花同一科的睡莲来说，它的叶子正面也有蜡，可是水滴上去，很快就铺平、蔓延开了，更达不到水珠在荷叶上大珠小珠落玉盘的效果。
所以除了蜡质结晶之外，一定还另有门道。
如果用电子显微镜观察的话，就会发现它（叶）表面有一些这种微小的这种突起，这种微小的突起是这种微米级的微小的突起，然后这种微小的微米级的突起上面，又形成一种纳米级的突起。
荷叶效应
近30多年来,德国科学家通过扫描电镜和原子力显微镜对荷叶等2万种植物的叶面微观结构进行观察，揭示了荷叶拒水自洁的原理,并申请了专利。
根据荷叶效应(Lotus-effect)原理，德国科学家已经研制成功具有拒水自洁的建筑物表面涂料，而且从1999年开始上市销售。
具有同样性能的屋瓦也于2000年底上市销售。
具有荷叶效应的服装也正在研制中[1]。
由于荷叶效应具有广阔的应用前景,并具有很高的商业价值，所以关键技术和原理都申请了专利，并严格保密。
本文就荷叶效应的原理进行比较深入的研究,并探讨其在拒水织物上的应用。
1. 荷叶表面特性荷叶的表面具有双微观结构，一方面是由细胞组成的乳瘤形成的表面微观结构；另一方面是由表面蜡晶体形成的毛茸纳米结构。
乳瘤的直径为5～ 15μm,高度为1～ 20μm [2]。
荷叶效应的秘密主要在于它的微观结构和纳米结构，而不在于它的化学成分。
Holloway 于1994年对荷叶等植物的表面化学成分进行了分析。
所有植物表面都有一层表皮，表皮将植物与周围环境隔开。
所有植物的表皮主要成分都是埋置于多元酯母体内的可溶性油脂，因此,植物的表皮都具有一定的拒水性。
经过对2万种植物表面进行分析后发现，具有光滑表面的植物都没有拒水自洁的功能，而具有粗糙表面的植物，都有一定的拒水作用。
在所有的植物中，荷叶的拒水自洁作用最强,水在其表面的接触角达到160.4°。
除了荷叶外，芋头叶和大头菜叶的拒水自洁作用也很强，水在其上的接触角分别达到160.3°和159.7°[3]。
2. 荷叶效应的物理基础2.1 接触角与液滴形状的描述接触角是指水滴在与固体接触时，接触处的切线与固体表面所成的角，如图3所示当这个接触角不小于 150°时，该固体表面可以认为是超疏水表面，见图（4）固体表面的液滴形状可以用 Young -Laplace 公式描述: 1211γ⎛⎫∆=+ ⎪⎝⎭p R R (1)式( 1) 中∆p 是液滴表面的压强，γ为水的表面张力，1R 和2R 为液滴某一点的两个主曲率半径． 对于轴对称液滴，只需取出液滴沿固体平面垂直轴的一个截面进行研究． 重力场中的液滴表面某一点的压强差由由两部分组成: 一部分是高为1z 处（P 点）液体的压强()1∆=∆z p p gz ，∆p 为液面两相的密度差；另一部分式液滴顶部（图3中O 点）的压强0∆p 。
荷叶效应——超疏水性原理
荷叶效应——超疏⽔性原理荷叶效应——超疏⽔性原理尽管⼈们很早就知道荷叶表⾯“⾃清洁”效应，但是⼀直⽆法了解荷叶表⾯的秘密。
直到20世纪90年代，德国的两个科学家⾸先⽤扫描电⼦显微镜观察了荷叶表⾯的微观结构，认为“⾃清洁”效应是由荷叶表⾯上的微⽶级乳突以及表⾯蜡状物共同引起的。
其后江雷等⼈对荷叶表⾯微⽶结构进⾏深⼊分析，发现荷叶表⾯乳突上还存在纳⽶结构，这种微⽶与纳⽶结构同时存在的⼆元结构才是引起荷叶表⾯“⾃清洁”的根本原因。
为什么这样的“粗糙”表⾯能产⽣超疏⽔性呢？对于⼀个疏⽔性的固体表⾯来说，当表⾯有微⼩突起的时候，有⼀些空⽓会被“关到”⽔与固体表⾯之间，导致⽔珠⼤部分与空⽓接触，与固体直接接触⾯积反⽽⼤⼤减⼩。
由于⽔的表⾯张⼒作⽤使⽔滴在这种粗糙表⾯的形状接近于球形，其接触⾓可达150度以上，并且⽔珠可以很⾃由地在表⾯滚动。
即使表⾯上有了⼀些脏的东西，也会被滚动的⽔珠带⾛，这样表⾯就具有了“⾃清洁”的能⼒。
这种接触⾓⼤于150度的表⾯就被称为“超疏⽔表⾯”，⽽⼀般疏⽔表⾯的接触⾓仅⼤于90度。
⾃然界⾥具有“⾃清洁”能⼒的植物除了荷叶之外，还有⽔稻、芋头之类的植物以及鸟类的⽻⽑。
这种“⾃清洁”效应除了保持表⾯的清洁外，对于防⽌病原体的⼊侵还有特别的意义。
因为即使有病原体到了叶⾯上，⼀沾⽔也就被冲⾛了。
所以象荷花这样的植物即使⽣长在很“脏”的环境中也不容易⽣病，很重要的原因就是这种⾃清洁能⼒。
超疏⽔表⾯制备⽅法⼈们知道荷叶⾃清洁效应已经很多年了，但是很长的时间内却⽆法做出荷叶那样的表⾯来。
通过对⾃然界中典型的超疏⽔性表⾯——荷叶的研究发现，在低表⾯能的固体表⾯构建具有特殊⼏何形状的粗糙结构对超疏⽔性起重要的作⽤。
基于这些原理，科学家们就开始模仿这种表⾯。
现在，关于超疏⽔粗糙表⾯的研制已有相当多的报道。
⼀般来说, 超疏⽔性表⾯可以通过两种⽅法来制备：⼀种是在疏⽔材料表⾯上构建粗糙结构；另⼀种是在粗糙表⾯上修饰低表⾯能的物质。
神奇的荷叶疏水效应
神奇的荷叶疏水效应
接天莲叶无穷碧，映日荷花别样红。
”走在开满荷花的池塘边，你一定会看到层层叠叠的碧绿荷叶像一把把圆形的伞盖，在微风中摇曳。
那你注意过下雨的时候，淋着雨的荷叶是什么样子的吗？雨水汇聚成一颗颗水滴，在荷叶表面滚动，随着叶子的摇动而滑落，叶片也随之变得于干净净，似乎不会受到水的影响。
荷叶的这一特殊本领，也可以帮助它及时“洗掉”叶片上的灰尘和污垢。
荷叶为什么会拥有如此神奇的能力呢？这是什么原因呢？
01、荷叶的自清洁效应
荷叶本身是不沾水的，这是由于荷叶表面具有粗糙的微观形貌以及疏水的表皮蜡。
这种特殊的结构有助于锁住空气，进而防止将表面润湿。
水滴在荷叶上形成一个球形，而不是铺展开来，像这样的表面，就是“超疏水表面”，这种疏水表面可以有效地防止被污水污染，并且表面的灰尘，杂质也会被雨水带走。
02、超疏水微观结构
荷叶本身是不沾水的，这是由于荷叶表面具有粗糙的微观荷叶具有超疏水表面微观结构，它的表面有细小的微观粗糙结构，还包裹着不亲水的表皮蜡，这些结构托起水滴，减小了固体与液体的接触面积，使水滴处于“半悬空”的状态。
那么在实际应用中哪些材料用到了这个原理呢？
澳达研发的荷叶疏水剂AD3105超疏水效果非常好
1、提高漆膜表面的疏水(即荷叶疏水)性能，荷叶效应显著
2、提高漆膜的耐沾脏污、耐擦洗性
3、增加漆膜丰满度、漆膜平整滑爽性
4、减少漆膜吸水和开裂，有效防止水份渗入
使用方法
1、于调漆后阶段加入(增稠前)充分搅拌均匀，建议添加量3-6% 按总体配方量。
(疏水效果与乳液含量成正比、乳液含量越高疏水效果越好)
如果您想了解更多的疏水剂信息，请与我们联系！。
荷叶效应 丙烯酸树脂
荷叶效应丙烯酸树脂一、什么是荷叶效应荷叶效应是指丙烯酸树脂在固化过程中，由于树脂表面的不断收缩，形成类似荷叶状的皱褶结构。
这种效应通常在丙烯酸树脂固化过程中观察到，对于某些应用领域具有重要意义。
二、荷叶效应的成因荷叶效应的形成主要受到以下几个因素的影响：1. 丙烯酸树脂的聚合收缩丙烯酸树脂在固化过程中发生聚合反应，分子之间的键合变强，导致树脂体积收缩。
这种收缩会导致树脂表面形成压力，使其向内部收缩。
2. 表面张力的影响丙烯酸树脂固化过程中，树脂表面的分子会受到表面张力的作用，使得树脂表面形成张力。
这种张力会导致树脂表面产生皱褶。
3. 环境温度和湿度环境温度和湿度对丙烯酸树脂的固化过程有重要影响。
温度过高或湿度过大会加速树脂固化速度，增加荷叶效应的可能性。
三、荷叶效应的应用荷叶效应在一些特定的应用领域具有重要的意义，下面将介绍其中几个应用领域。
1. 光学材料荷叶效应在光学材料中得到广泛应用。
由于丙烯酸树脂具有优良的透明性和折射率调节性能，可以用于制备光学元件，如透镜、光纤等。
荷叶效应的存在可以提高光学材料的表面质量和光学性能。
2. 电子封装材料丙烯酸树脂在电子封装材料中的应用也十分广泛。
荷叶效应可以使得封装材料的表面形成微观结构，提高材料的表面粗糙度和抗滑移性能，从而增强封装材料的机械强度和耐热性。
3. 医疗器械丙烯酸树脂在医疗器械领域的应用也比较常见。
荷叶效应可以使得医疗器械的表面形成纳米级结构，提高材料的表面活性和抗菌性能，减少细菌附着，从而降低感染的风险。
4. 环保涂料丙烯酸树脂在环保涂料中的应用也得到了广泛关注。
荷叶效应可以使得涂料的表面形成微观结构，提高涂料的抗污染性能和自洁性能，减少对环境的污染。
四、如何抑制荷叶效应虽然荷叶效应在某些应用领域中具有积极的意义，但在一些其他领域中却是一种缺陷。
因此，如何抑制荷叶效应成为了研究的重点。
1. 添加抑制剂可以通过添加一些抑制剂来减少荷叶效应的产生。
荷叶效应 丙烯酸树脂
荷叶效应丙烯酸树脂荷叶效应荷叶效应是指在流体管道中，当液体通过管道时，由于管道弯曲所产生的离心力和惯性力的作用，使得液体在管道内侧形成一个类似于荷叶的形状。
这种现象也被称为“曼德勃罗荷叶效应”。
荷叶效应的原理荷叶效应的原理是由于流体在管道中通过弯曲处时，会产生离心力和惯性力。
离心力会使流体向外分散，而惯性力则会使流体继续前进。
当这两种力相互作用时，就会产生一个平衡状态，使得液体在管道内侧形成一个类似于荷叶的形状。
荷叶效应的影响荷叶效应对流体传输过程有着重要的影响。
首先，它会使得液体在管道内侧形成一个类似于荷叶的形状，从而增加了摩擦阻力和能量损失。
其次，在高速运动的流体中，荷叶效应还可能导致涡旋和湍流等不稳定现象。
丙烯酸树脂丙烯酸树脂是一种重要的合成材料，具有优异的物理化学性质和广泛的应用领域。
它主要由丙烯酸单体和其他辅助材料组成，可以通过自由基聚合反应制备。
丙烯酸树脂的性质丙烯酸树脂具有以下几种主要性质：1. 耐候性：丙烯酸树脂具有优异的耐候性，能够在各种环境下长期稳定地使用。
2. 耐化学性：丙烯酸树脂对大多数化学物质具有较好的耐受性，能够在强酸、强碱等恶劣环境下使用。
3. 透明度：丙烯酸树脂具有高透明度，可用于制造高清晰度的光学器件和显示器件等。
4. 机械强度：丙烯酸树脂具有较高的机械强度和硬度，可以用于制造各种结构件和零部件。
5. 加工性能：丙烯酸树脂易于加工成型，并可通过注塑、挤出等工艺制造各种形状和尺寸的制品。
丙烯酸树脂的应用丙烯酸树脂具有广泛的应用领域，主要包括以下几个方面：1. 光学器件：由于丙烯酸树脂具有高透明度和优异的光学性能，因此可用于制造各种光学器件，如光学透镜、光纤等。
2. 医疗器械：丙烯酸树脂对人体无毒无害，因此可用于制造各种医疗器械和医用耗材。
3. 电子产品：丙烯酸树脂具有优异的耐化学性和机械强度，因此可用于制造各种电子产品外壳、显示屏等。
4. 建筑装饰：丙烯酸树脂具有较好的耐候性和透明度，因此可用于制造建筑装饰材料和隔断墙等。
荷叶效果涂料简介及配方工艺
荷叶效果涂料简介及配方工艺荷叶效应也叫作自清洁效应，可以应用到很多地方。
最主要的就是一个是应用在织物上面，比如说防水，防油的领带，还有鄂尔多斯防水防油的羊绒衫。
还有一个就是自清洁的玻璃。
如果我们将这种原理，运用到汽车的烤漆、建筑物的外墙、或是玻璃上，不但随时可以保持物体表面的清洁，也减少了洗涤剂对环境的污染，可以说既安全又省力。
科学发明者想到的是荷叶为什么有着超强的疏水性？如果应用在生活用品上，就像“荷叶面”雨伞，撑雨疏水，抖水即干，不必担心带到室内会滴水了。
土耳其科贾埃利大学的研究人员对荷叶的表面是不是非常光滑展开了研究。
在显微镜下，研究人员看到荷叶是一种类似于海绵或是鸟巢的孔状组织，空气填充在列隙中，从而防止水吸附于叶面。
研究人员测定了水在人的皮肤、水鸟羽毛上的接触角，皮肤为90度，水鸟羽毛和荷叶与水珠的接触角分别为150度和170度，后来，研究人员在溶剂中溶解聚丙烯，获得了这种应用塑料的普通液体，再加入一种凝结剂制成涂料，把它涂在玻璃片上，在一个真空烤箱中使溶剂蒸发，得到一种多孔的凝胶层。
当研究人员在凝胶层上滴下水珠后，发现它的疏水能力可以与荷叶媲美，并且与水珠的接触角度达到了160度。
由此，研究人员认为，生产超强疏水性涂料时，再也无需昂贵的材料和耗时的过程了，更不需要加入什么纳米材料，因为“荷叶的疏水效应”给人提供了一个简单的方法，可以用来解决制造超强疏水性涂料的技术难题，所以，生产超强疏水性涂料的成本也有望大大地降低了。
荷叶效果乳胶漆参考配方 1去离子水 26.3分散剂0.2有机硅憎水剂BS1306 3消泡剂0.3无机增稠剂0.3钛白粉 15硅藻土 4云母粉 2碳酸钙 28硅酸钙 2防腐防霉剂 0.5丙烯酸乳液 16成膜助剂 1.2聚氨脂增稠剂 0.2PH调节剂适量合计：100荷叶效果乳胶漆参考配方2序号原料名称配方1、水、 2102、乙二醇、 73、分散剂、 84、 AMP-95、 25、消泡剂、 0.56、润湿剂、 17、钛白粉、 1508、防沉淀剂、 99、重钙、 8510、硅灰石粉、 10011、沉淀硫酸钡、 8012、高岭土、 8013、乳液、 20014、醇酯十二、 2015、防腐剂、 116、疏水剂、 3017、五合一多功能助剂 1518、流平剂、 1.519、消泡剂、适量20、增稠剂适量(用2倍水化开)生产操作工艺1、调分散机转速为100转/分钟，加入1—12，然后将转速调至1000转/分钟以上，分散40分钟。
具有“荷叶效应”的外墙自洁性涂料
具有“荷叶效应”的外墙自洁性涂料Sto-Lotusan荷花王®硅树脂外墙涂料是一种独特的外墙涂料，适用于砖石、水泥等常见矿物质基层以及建筑物翻新。
由于水和灰尘难以亲和于该涂层表面，因此，每次下雨后外墙面总会变得干干净净，被称为具有“荷叶效应”的外墙仿生涂料。
“荷叶效应” (Lotus-Effekt) 是由德国波恩大学教授Wilhelm Barthlott博士发现的，这项由德国环保基金会资助的生物学研究成果曾引起了世界范围的轰动。
为此，Wilhelm Barthlott博士在1997年被授予Karl Heinz Beckurts奖，1999年获得Philip Morris研究奖和德国环保奖。
Wilhelm Barthlott博士一直以应用角度来从事他的技术发明，他的这项研究成果被Sto成功的移置到硅树脂外墙涂层上，由此开发的Sto Lotusan荷花王硅树脂外墙涂料，其表面微观结构如同荷叶一样，其结果是：被涂墙面能保持长久的干燥和清洁。
荷花王®硅树脂外墙涂料的特点：1、独特的微结构荷花王®硅树脂外墙涂料能自洁的秘密在于其独特的、具有专利的表面微结构，这种微结构能在荷花叶子上找到，并被Sto成功移植在硅树脂外墙涂料上。
如图：这是在7000倍显微镜下观察到的荷叶和荷花王涂料表面结构。
荷叶表面结构荷花王涂料表面结构2、能保持外墙面历久长新荷花王®硅树脂外墙涂料具有独特的表面微结构使得灰尘不能牢固附着其表面，加之超强的憎水性，所以只要下雨，这些浮在表面的灰尘就会不断被滚落的水珠带走，从而使墙面干净如初。
普通涂料荷花王涂料3、最佳的天然保护外墙若受霉菌或苔藓侵害不但会影响美观，而且还会影响到建筑物的使用寿命。
霉菌、苔藓需要水和污垢才能滋生和蔓延，荷花王®硅树脂外墙涂料表面能长时间保持干燥和清洁，完全消除了微生物的生长条件，因此对建筑物有着绝佳的天然保护功能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。