荷叶效应及应用
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图A是荷叶表面的ESEM电 镜照片．由图可知，荷叶 的乳突饱满，随机分布在 荷叶的表面，直径约为 7~lOμm；能够观察到在 微米级乳突上还覆盖有绒 毛状的结构．
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所以造成了粗糙的疏水表面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。
荷叶效应及应用
荷叶的基本组成 荷叶自洁效应 荷叶微观结构 荷叶表面浸湿原理 荷叶效应的应用
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荷叶的基本组成
叶绿素
荷叶
纤维素
Page 3
淀粉等多糖类碳水化合物
Βιβλιοθήκη Baidu
荷叶自洁效应
荷叶上有丰富的羟基、 氨基等极性基团，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”。
Page 6
荷叶表面润湿原理
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。
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荷叶效应还可以运用在各个方面，如根据荷叶效应生产的 防水透湿织物，它具有透湿性好，手感柔软，悬垂性好的 特点，并具有天然的光泽，有广泛的应用范围，可作为野 外帐逢布、雨衣、运动服、晴雨两用衫、食品保鲜袋等。
荷叶效应防水漆，荷叶玻璃等等也都运用了荷叶效应。
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Thank you
Page 7
研究表明荷叶表面的超疏水性能来自于两个原因：荷叶表 面的蜡状物和表面的特殊结构：荷叶表面有序分布有平均 直径为5-9μm的乳突。并且每个乳突表面分布有直径 124nm的绒毛。荷叶表面的特殊的微纳米的多尺度结构和 低表面能的蜡质物使得荷叶表面的静止接触角达160°， 而其滚动角只有2°。
Page 10
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。
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荷叶效应的应用
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。
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荷叶效应的涂料，必须同时具备3方面的特性：具有低表 面能的疏水性表面；合适的表面粗糙度；低滑动角。通过 两种方法可实现荷叶效应，一种就是加入超强疏水剂如氟 硅类表面活性剂，使涂膜表面具有超低表面能，灰尘不易 黏附；另外一种就是模拟荷叶表面的凹凸微观结构设计涂 膜表面，降低污染物与涂膜的接触面积，使污染物不能黏 附在涂膜表面，而只能松散地堆积在表面的凹凸处，从而 容易被雨水冲刷干净。
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荷叶微观结构
经过德国波恩大学的两位生物科学家的长期观察研究，终 于揭开了荷叶叶面的奥妙。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。
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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。
图A是荷叶表面的ESEM电 镜照片．由图可知，荷叶 的乳突饱满，随机分布在 荷叶的表面，直径约为 7~lOμm；能够观察到在 微米级乳突上还覆盖有绒 毛状的结构．
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所以造成了粗糙的疏水表面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。
荷叶效应及应用
荷叶的基本组成 荷叶自洁效应 荷叶微观结构 荷叶表面浸湿原理 荷叶效应的应用
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荷叶的基本组成
叶绿素
荷叶
纤维素
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淀粉等多糖类碳水化合物
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荷叶自洁效应
荷叶上有丰富的羟基、 氨基等极性基团，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”。
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荷叶表面润湿原理
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。
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荷叶效应还可以运用在各个方面，如根据荷叶效应生产的 防水透湿织物，它具有透湿性好，手感柔软，悬垂性好的 特点，并具有天然的光泽，有广泛的应用范围，可作为野 外帐逢布、雨衣、运动服、晴雨两用衫、食品保鲜袋等。
荷叶效应防水漆，荷叶玻璃等等也都运用了荷叶效应。
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研究表明荷叶表面的超疏水性能来自于两个原因：荷叶表 面的蜡状物和表面的特殊结构：荷叶表面有序分布有平均 直径为5-9μm的乳突。并且每个乳突表面分布有直径 124nm的绒毛。荷叶表面的特殊的微纳米的多尺度结构和 低表面能的蜡质物使得荷叶表面的静止接触角达160°， 而其滚动角只有2°。
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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。
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荷叶效应的应用
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。
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荷叶效应的涂料，必须同时具备3方面的特性：具有低表 面能的疏水性表面；合适的表面粗糙度；低滑动角。通过 两种方法可实现荷叶效应，一种就是加入超强疏水剂如氟 硅类表面活性剂，使涂膜表面具有超低表面能，灰尘不易 黏附；另外一种就是模拟荷叶表面的凹凸微观结构设计涂 膜表面，降低污染物与涂膜的接触面积，使污染物不能黏 附在涂膜表面，而只能松散地堆积在表面的凹凸处，从而 容易被雨水冲刷干净。
Page 4
荷叶微观结构
经过德国波恩大学的两位生物科学家的长期观察研究，终 于揭开了荷叶叶面的奥妙。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。
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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。