荷叶效应的自洁玻璃

荷叶清洁

荷叶清洁——纳米自洁材料黄昆班41164057 徐青莲国内主要大城市（北京、上海、广州等）市容环境卫生行业协会规定，楼宇外墙为玻璃或氟碳幕墙的，3~6个月必须清洗一次；为石材或贴面砖的，一年必须清洗一次。

经统计，若1万平方米的幕墙面积，每年按两次清洗计，约用水20吨。

按照普通城市，十层以上为高层建筑计算，则有1000栋以上，若按其中的30%左右采用纳米自洁涂料，每年的节水量是相当惊人的，仅以建筑用自清洁涂料市场来看，其中的经济效益是不可小觑的。

为了解决这个问题，获得更大的经济收益，早在2000年，德国推出了具有荷叶自清洁功能的硅树脂外墙涂料，墙面灰尘可通过雨水达到自清洁效果；2001年，日本也推出光催化自清洁外墙涂料，通过分解墙面的有污垢达到自清洁效果。

近年来，我国许多科研机构纷纷退出各具特色的自清洁涂料等产品，不仅使外墙涂料的耐洗刷性由原来的1000多次提高到1万多次，老化时间延长了2倍多，而且在玻璃和瓷砖表面涂上纳米薄层，制成自洁玻璃和瓷砖，可使粘附在表面的油污、细菌等在光的照射下及纳米材料催化作用下，变成气体或者容易被擦掉的物质。

自洁涂料的主要原理为荷叶自清洁原理。

荷叶表面上有细微且凹凸不平的纳米结构。

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。

水滴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，达到自清洁效果。

自洁涂料就是运用先进技术使涂料在干燥成膜过程中表现形成类似荷叶的凹凸形貌，从而获得荷叶的性能。

荷叶拒水拒油原理

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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

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。

图解：纳米超疏水自清洁表面的应用

图解：纳米超疏水自清洁表面的应用自然界的超疏水现象“荷叶表面具有极强的疏水性，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”「见下图1」。

▲图1自然界的荷叶疏水表面现象科学家发现，荷叶表面具有微米级的乳突，乳突上乳突上有纳米级的蜡晶物质，这种微-纳米级的粗糙结构可以大幅度提高水滴在其上的接触角，导致水滴极易滚落「见下图2」。

▲图2荷叶表面微观结构水滴在超疏水表面上的运动是一个复杂的物理现象，在自清洁过程中起到了一个至关重要的作用：水滴在表面滚动时会带走表面的污染物或灰尘，从而达到自清洁的效果「见下图3」。

▲图3超疏水表面自清洁原理示意图当然这些现在也存在于很多其他生物身上「见下图4」；科学家们研究这些生物及模仿这些生物现象，制备出了许多超疏水产品并得到了许多的应用（详见后文介绍）。

▲图4自然界中具有超疏水性的动植物及其扫描电子显微镜(SEM)图(a,b)荷叶;(c,d)水稻叶;(e,f)水黾腿[3];(g,h)孔雀羽毛[5,6];(i,j)壁虎脚掌[7];(k,l)蝉翼[9];(m,n)蝴蝶翅膀[10];(o,p)蚊子复眼[13]下文将为大家简单介绍超疏水自清洁的原理及一些超疏水表面的应用例子。

1、超疏水表面自清洁原理自清洁表面指表面的污染物或灰尘能在重力或雨水、风力等外力作用下自动脱落或被降解的一种表面，基于超疏水原理的自清洁表面主要是指接触角CA150°、滚动角SA＜10°的类荷叶表面「见下图5（d）」。

▲图5不同表面水滴接触界面状态2、常见超疏水表面制备现状人工制备超疏水表面虽然时间不长，但发展特别迅速，有效的制备方法也越来越多，主要有模板法、静电纺丝法、相分离与自组装法、溶胶-凝胶法、刻蚀法、水热法、化学沉积与电沉积法、纳米二氧化硅法、腐蚀法等。

目前人工超疏水表面主要包括超疏水薄膜表面、超疏水涂层表面、超疏水金属表面及超疏水织物等方面。

荷叶疏水原理玻璃

荷叶疏水原理玻璃
荷叶疏水原理指的是荷叶表面具有特殊的疏水性质，雨水滴落在荷叶上时，会呈现球形，并迅速滑落，而不会在荷叶表面停留。

这是由于荷叶表面覆盖着微细的结构，这些结构可以使水滴在荷叶表面上形成球形，减少与荷叶表面的接触面积，从而减少了阻力，使水滴迅速滑落。

利用荷叶疏水原理，科学家研发出了一种名为"荷叶效应"的技术，可以应用在各类材料表面上，如玻璃、金属等，使其具有疏水性质。

荷叶效应在玻璃材料上的应用被称为"荷叶疏水玻璃"。

荷叶疏水玻璃可以使玻璃表面形成微细的凸起结构，使
水滴形成球形，从而减少与玻璃表面的接触面积，使水滴迅速滑落，同时还具有自洁性，不易附着灰尘和污垢。

荷叶疏水玻璃在建筑领域有广泛的应用，可以应用在建筑外墙、窗户、雨棚等玻璃表面，使其具有防水、防污、自洁等功能。

此外，荷叶疏水玻璃也被应用在光伏面板、汽车玻璃以及飞机机翼表面等领域，以减少水滴附着和减少能耗。

总之，荷叶疏水原理可以使玻璃表面具有疏水性质，应用在材料表面，可以实现防水、防污、自洁等功能，具有潜在的广泛应用前景。

美科学家研发超光滑材料可自我愈合清洁（图）

美科学家研发超光滑材料可自我愈合清洁（图）据英国《新科学家》杂志9月23日报道，美国科学家从一种肉食植物身上获取灵感，研发出一种新型超光滑材料。

在这种材料上面，无论是水、油、血液还是昆虫都会快速滑落。

在研发智能材料过程中，科学家有时需要从大自然身上吸取灵感。

荷叶是著名的防水材料，这要归功于表面的特殊结构，即形成一个空气垫，让水滑落。

从荷叶汲取灵感后，科学家研发了一系列所谓的“超疏水材料”。

但这些材料的抗油以及更复杂液体的能力不强，它们的表面张力小于水，即使在很小的压力下也会渗入表面。

哈佛大学的乔安娜-艾泽伯格表示：“所有人都在讨论荷叶。

为了管理和控制与液体之间的相互作用，大自然采取了很多策略，荷叶的策略只是其中之一。

”艾泽伯格的实验室设计和研发了一系列仿生材料，用于解决各种问题。

现在，科学家又将目光聚焦植物世界的另一个成员——肉食植物猪笼草。

这种植物以昆虫为食，昆虫的足部多油，通常可以飞檐走壁。

但在猪笼草面前，昆虫只有束手就擒的份儿。

这种植物的叶子呈管状，上面布满微小的突起，将一层薄薄的水固定在适当位置。

水对油产生排斥，让倒霉的昆虫直接滑进猪笼草的“嘴”里，沦为盘中餐。

艾泽伯格说：“哪怕站在边缘，它们也会立即滑进猪笼草的消化液。

”艾泽伯格意识到，借助合适的润滑液体，猪笼草的策略可用于排斥几乎任何物质。

研究人员从一个有纹理的基层开始，这个基层可以是纳米尺度下任何表面粗糙的材料。

一种理想的选择就是特氟纶，这种纤维性材料具有极高的光滑性。

在添加一层全氟化液体——3M公司生产的氟化液FC-70之后，特氟纶便拥有超级光滑性。

这种液体渗入特氟纶的每一个毛孔，在顶部形成一层只有几纳米厚的液体。

有趣的是，这种材料仍触感干燥，其他液体会在其表面打滑，就像汽车在潮湿的路面打滑一样。

研究小组将这种材料称之为“注液光滑多孔表面”(SLIPS，slip在英文中意为滑落)。

艾泽伯格说：“我们将其称之为‘SLIPS’，任何东西在它上面都会滑落。

荷叶自清洁效应理论建模与分析

荷叶自清洁效应理论建模与分析本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！1 概述虽然荷叶从污秽的泥水中长出，但是它却能持久地保持表面干净。

这种“出淤泥而不染”的高贵品质实际上是由其表面的自清洁功能保证的：荷叶表面上的水滴可以在轻微的扰动下滚动离开原位置，并在滚动的过程中带走表面的灰尘和泥土，从而保持荷叶的清洁。

出现自清洁效应的根本原因在于水滴与荷叶表面的粘附力非常低。

这种水与固体之间粘附力极低的现象被称为超疏水现象。

由于具有超疏水自清洁功能的材料无需人工维护就可保证表面的干燥清洁，极大的降低了人力成本，人们大量地将此类材料应用于如涂料、纺织品、玻璃、建筑等领域[1]。

此外，一些特殊的超疏水自清洁材料还兼具抗结雾、抗结冰的能力，而这些功能可以在眼镜、汽车挡风玻璃等应用中大放异彩[2]。

通过观察荷叶表面的生物学特征，本文探究了它具备超疏水自清洁效应的物理机制。

基于理论模型，我们通过实例分析了水滴与荷叶仿生材料之间的粘附作用，并提出了提高材料自清洁功能的方法。

2 超疏水现象力学建模固体与水滴之间的粘附程度可以采用表观接触角这个几何量来表示。

当小于90°时，固体亲水；当大于90°时，固体疏水；若大于150°，则为超疏水。

当固体表面平整时，我们将相应的记为固体材料的本征接触角，如图1（a）所示。

研究者已经证实，固体材料的本征接触角不可能大于120°，所以为了实现超疏水的接触状态，固体表面必须是粗糙的。

采用电子显微镜观察荷叶的表面后，人们发现肉眼看上去似乎光滑的荷叶表面在微米尺度是非常粗糙的：正是由于这些粗糙度的存在，荷叶才具有超强的疏水能力以及自清洁功能。

如图1（b）所示，当一滴水滴静止于粗糙固体的表面时，粗糙突起之间包裹的空气（白色）会阻止固体与水之间发生更多的接触。

荷花效应

荷花效应目录[隐藏]荷花效应概述荷花效应原理荷花效应前景荷花效应应用荷花效应乳胶漆荷花的其它神奇现象[编辑本段]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，尽是20微米大小的“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。

荷花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。

[编辑本段]荷花效应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，它由于表面那个，就是表面张力的作用，那么水珠会变成，就是球状，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，咱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。

自清洁玻璃的研究

自清洁玻璃的研究选题意义随着对环境恶化给人类生活带来危害的认识以及对环境保护要求的提高，人们对使用具有环保作用且利用自然条件达到自动清洁作用，又能美化环境的绿色建筑材料的要求越来越迫切。

玻璃幕墙因其功能性和装饰性等优点被建筑师们所青睐,但玻璃幕墙的清洁却是一个令人头痛的问题,使用洗涤剂来清洁玻璃不仅污染环境,也浪费大量的水资源。

依靠自然的水冲刷的自清洁玻璃是从根本上解决玻璃清洗的最有效方法,因此研究制备自清洁玻璃成为当今的研究热点。

自清洁玻璃看上去洁净、透明，与普通玻璃并无二致，但它的安全性、自洁性、却是普通玻璃所无法比拟的。

它的与众不同就在于那层高科技含量的“外衣”—自清洁薄膜。

这层膜使玻璃宛如一张透明的荷叶，水滴其上，恰似雨打荷叶，瞬间滚落，不留踪迹。

自清洁玻璃简介自清洁玻璃可分为两大类: 亲水性自清洁玻璃和疏水性自清洁玻璃。

亲水性自清洁玻璃是在普通玻璃表面加了一层超亲水性薄膜。

最常用的是TiO2光催化薄膜。

它具有良好的光催化性能，在抗菌除臭、污水处理、空气净化等方面有广阔的应用前景。

TiO是N 型半导体金属氧化物，在同类（如Zno 、2等）物质中具有氧化活性好、稳定性强、无毒等优点，是一种绿色环境CdS、WO3友好型材料。

该薄膜在紫外光的照射下，不但能分解有机污染物，而且滴在薄膜上的水滴与薄膜的接触角很快变为零，这些特性使得TiO2光催化薄膜具有自洁去污，易于清洗，防水雾等功能。

疏水性自清洁玻璃是在普通玻璃表面涂一层超疏水薄膜。

这种超疏水薄膜主要为有机物薄膜，因为有机聚合物是主要的疏水物质, 其疏水性分子中除了碳外, 含有大量低表面能的硅、服等原子基团, 它能极大地降低材料的表面能, 使其对水的接触角增大（通常大于1000)。

目前主要应用氟硅烷系( FAS) 、氟系及有机硅化合物等来提高疏水性。

其中氟硅烷系( FAS) 有机物具有特殊的化学惰性, 即不溶于水也不溶于酸碱溶液, 且对各种气体和水蒸气具有很小的渗透性,因而得到了广泛应用。

荷叶自清洁效应的原理

荷叶自清洁效应的原理荷叶是一种常见的水生植物，其叶片表面常常能保持干燥、清洁，即使在水中也不例外。

这种神奇的自清洁效应一直以来都是科学家们研究的热点之一。

那么，荷叶自清洁效应的原理是什么呢？物理原理荷叶表面的自清洁效应主要是由其微观结构所决定的。

荷叶表面的微观结构非常特殊，其上有许多微小的凸起，这些凸起之间形成了许多微小的空隙。

这些空隙可以使水分子在荷叶表面形成一个几乎完全平坦的水滴，而不是像在其他表面上一样形成水珠。

这种平坦的水滴可以使水分子之间的相互作用力变得非常强，从而使水滴在荷叶表面上保持稳定。

此外，荷叶表面的微观结构还可以使水滴在表面上滚动，从而带走表面上的污垢和微生物。

这是因为荷叶表面的微观结构可以使水滴在表面上形成一个非常小的接触角，从而使水滴在表面上滚动的阻力非常小。

这种滚动的过程可以带走表面上的污垢和微生物，从而使荷叶表面保持干燥、清洁。

化学原理除了物理原理外，荷叶表面的自清洁效应还与其表面化学性质有关。

荷叶表面的化学性质非常特殊，其表面上有一层非常薄的蜡质层，这层蜡质层可以使荷叶表面变得非常光滑，从而使水滴在表面上形成一个几乎完全平坦的水滴。

此外，荷叶表面的化学性质还可以使其表面具有一定的亲水性。

这种亲水性可以使水分子在荷叶表面上形成一个非常平坦的水滴，从而使水滴在表面上保持稳定。

同时，荷叶表面的亲水性还可以使水滴在表面上滚动，从而带走表面上的污垢和微生物。

结语荷叶自清洁效应的原理是非常复杂的，它涉及到物理、化学等多个方面的知识。

但是，通过对荷叶表面微观结构和化学性质的研究，我们可以更好地理解荷叶自清洁效应的原理，从而为我们设计更好的自清洁材料提供了一定的参考。

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。

荷叶效应ppt

仿生荷叶
4、荷叶玻璃
纳米荷叶玻璃看上去洁净、透明，与普通玻璃并无二致，但它的安全性、自洁性、憎水性却是普通玻璃所无法比拟的。它的与众脏物不会粘贴在表面，甚至是像蜂蜜、油等球形的粘稠不同就在于那层高科技含量的“外衣”—纳米膜。这层膜使玻璃液体滴在此种玻璃上，也会自动滚落或者可以用一点点水把它宛如一张透明的荷叶，水滴其上，恰似雨打荷叶，瞬间滚落，不清洗掉。这种玻璃的的用途非常广泛，因为易于清洗而且很容留踪迹。易干。可以用在建筑玻璃屋顶，生物技术，汽车的前玻璃窗，荷叶玻璃这项技术基于自组织软涂层，在工业生产中被称为涂层能量及环境工程以及其它的自动化应用领域中。玻璃。此种玻璃是超拒水和自清洁的，具有相当好的物理化学稳定性。涂层应是透明的，不透光的或是无色的。自组织软涂层具有制造与荷叶类似表面的所有的成分，包括功能性涂料，微粒，粘合剂以及运输媒质。可以应用我们早已熟知的技术，比如说用屏幕或罗拉印刷技术，电子釉光技术和喷雾等。
仿生荷叶
1、荷叶效应乳胶漆 • 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。 • 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。
仿生荷叶
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）。
仿生荷叶

类似于荷叶效应的生活中的神奇例子

类似于荷叶效应的生活中的神奇例子
类似于荷叶效应的生活中的神奇例子有很多，以下是一些例子：
1. 不粘锅：不粘锅的表面涂层使用了类似于荷叶效应的原理，使食物不会粘在锅底上。

2. 自清洁玻璃：一些玻璃表面经过特殊处理后，具有自清洁功能。

当雨水落在玻璃上时，由于表面张力作用，会将污垢冲走，从而实现自清洁。

3. 防水衣料：一些高级的户外服装和鞋子会使用荷叶效应原理，使水和污垢无法附着在表面，从而达到防水的目的。

4. 抗雾眼镜：眼镜的防雾涂层利用荷叶效应的原理，使雾气无法附着在镜片表面，从而提高视觉清晰度。

5. 防污涂料：一些防污涂料利用荷叶效应的原理，使污垢难以附着在表面，从而延长了清洁周期。

6. 防指纹手机屏：手机屏幕使用荷叶效应的原理，使指纹和污垢难以附着在屏幕上，保持了清洁和清晰度。

7. 牙膏：一些牙膏品牌利用荷叶效应的原理，使牙齿表面更光滑，减少牙菌斑和牙渍的形成。

8. 防雾霾口罩：一些口罩品牌利用荷叶效应的原理，使空气中的微小颗粒无法附着在口罩表面，从而提高了防护效果。

希望以上信息对您有所帮助。

自清洁玻璃研究现状

自清洁玻璃涂层的研究现状由于太阳能光伏电池板上的采光玻璃长期在户外日照雨临及外界环境的污染，如同建筑物的玻璃一样，一段时间后玻璃表面会形成一层脏污层，而此脏污层会影响光线的穿透率，因此会大大降低太阳能光伏电池的转换效率。

目前，为了保持采光玻璃的透光性，同时避免十分繁重的清洁工作，研发表面自清洁且具有一定减反射增透功能的自清洁玻璃成为一种必然的趋势。

目前，从方法上区分自清洁玻璃有以下两类：超疏水自清洁玻璃和超亲水自清洁玻璃，它们都是通过水的作用达到本身的自清洁效果的。

超疏水自清洁超疏水自清洁玻璃大多模仿荷叶的自清洁效果, 在玻璃表面镀一层疏水膜制备而成的。

这种疏水膜可以是超疏水的有机高分子氟化物、硅化物和其他高分子膜, 也可以是具有一定粗糙度的无机金属氧化物膜。

超疏水方自清洁法效果比较明显，但由于受超疏水表面的纳微米结构机械强度的限制，使得该方法时效性差，无法保证玻璃产品作为耐用消费品的长期使用寿命，因此实际应用的超疏水自清洁玻璃还很少。

表1列出国内外在超疏水自清洁方面的研究专利。

除了表1列出的部分专利信息外，国内有研究机构开发出了一种不粘性超疏水纳米陶瓷涂料，具有疏水、疏油、易洁（或自洁）等功能。

该涂料是有机硅单体和无机纳米氧化物在原子或分子状态通过缩合反应有机的结合，从而制得复合纳米涂料，因成膜后光滑坚硬如陶瓷表面，故得名——陶瓷涂料。

陶瓷涂料主要成分为Si 、O 和Al （SiO 2、Al 2O 3、P 2O 5SiO 2、Al 2O 3、P 2O 5），在玻璃基材表面涂装后，通过低温加热方式固化，形成性能和陶瓷、玻璃等相似的涂膜。

表1 国内外超疏水涂层部分专利信息专利方法性能US005476717A （1995）在有机或者无机基底表面涂覆2，促粘剂（硅烷）4，减反射涂层（硅烷）6，硅烷偶联剂8，耐磨涂层10，最后经含氟聚合物进行地表能修饰，其中减反射涂层是经溶胶凝胶法制备的二氧化硅溶胶。

神奇的超疏水材料：我虐水滴千百遍水滴待我如初恋

神奇的超疏水材料：我虐水滴千百遍，水滴待我如初恋！神奇的超疏水材料：我虐水滴千百遍，水滴待我如初恋！一盆水泼向一块金属板，水珠像钢珠一样滚落，金属板仍然干爽；一只船桨浸入水缸，拿出来竟然未带出一滴水珠，就像是从没放进去过一样；一杯水倒在一块经过特殊处理的玻璃板上，水紧紧靠在中央“不越雷池半步”，即使用手搅出来一两滴也立即跑回去……这些违背我们肉眼“常识”的现象，就是“超疏水材料”捣的鬼。

这种通过改变材料的表面自由能和表面粗糙度获得的新型材料，灵感来自于自然界中的荷叶。

由于其防水、防腐蚀、抗菌的特殊效果，如今已经成为国际热门的研究领域，可以在环保、工业、医疗等各种你想象不到的领域大展身手。

一、超疏水简介超疏水技术是一种具有特殊表面性质的新型技术，具有防水、防雾、防雪、防污染、抗氧化、防腐蚀和自清洁以及防止电流传导等重要特点，在科学研究和生产、生活等诸多领域中有极为广泛的应用前景。

超疏水技术对于建筑工业、汽车工业、金属行业等的防腐防锈及防污也很有现实意义。

特别是近年来的微电子系统、光电子元器件及纳米科技等高新技术的高速发展，给超疏水涂层的研究和应用于勃勃生机。

超疏水材料的研究以诗句“出淤泥而不染，灌清涟而不妖”为契机，以科学的手段向我们解释这一奇特的自然现象，荷花表面覆盖的天然超疏水薄膜，使得水滴聚集成股，顺势流下，冲刷着荷叶表面的淤泥，营造了出淤泥而不染的状态。

因此荷叶在雨后会变得一尘不染，这种现象在生活中很常见，我们称之为“荷叶效应”。

二、超疏水现象荷叶效应--超疏水性原理为什么“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。

荷叶效应及应用_金俊

荷叶效应及应用金俊王建坤（天津天津工业大学纺织学院 300160）[摘要]：本文主要论述了荷叶效应的原理及其在各方面的应用[关键词]：荷叶效应拒水性自洁性纳米在日常生活中，当雨停了的時候，某些植物显得很湿润，而另一些植物则立刻就干了，而且显得很干净。

科学家们在对植物天然表面的研究中发现，有些叶子和花的表面（动物表面也有类似现象），可以仅通过水而使其表面彻底清洗，例如通过以雨水的形式。

这种能力通常称作自洁效应，因为它不用添加任何洗涤剂或者额外的机械作用。

在植物中最有名、可能也是最理想的代表就是荷叶。

即使是从淤泥水中出来，荷叶表面也是非常干净的。

1. 荷叶效应机理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"。

1.1 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。

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。

利用生物仿生学原理设计一种能够自动清洁的窗户

利用生物仿生学原理设计一种能够自动清洁的窗户窗户是我们生活中常见的建筑材料，随着城市化进程的加快，高楼大厦中的窗户数量也日益增多。

然而，随之而来的问题是窗户清洁难度大，需人力、物力投入大，清洁效果也不尽如人意。

基于这一问题，我们可以借鉴生物仿生学原理，设计一种能够自动清洁的窗户。

1.莲叶效应：超疏水材料生物界中有一种植物叫做莲花，其叶片表面拥有强烈的抗水性，水滴能够很好地集结成珠状，并沿着叶片表面迅速滑落。

这一现象被称为莲叶效应，我们可以根据这一原理设计一种超疏水材料，应用于窗户表面。

超疏水材料的特点是具有极高的接触角，即使水滴接触窗户表面，也无法附着上去，而是流动下去。

这样，窗户表面就能自动清洁。

我们可以通过合成一种含有纳米颗粒的涂层，使其形成超疏水材料。

这种涂层能够在窗户表面形成微微凸起的结构，以增加接触角，并使水滴无法附着。

2.蜘蛛丝筛选：防止尘埃纳入生物界中的蜘蛛丝是一种材料强度极高、细度极小的纤维。

蜘蛛利用这种纤维建造网状结构，不仅能够捕捉昆虫，还能够过滤空气中的微粒并防止尘埃进入巢穴。

我们可以通过模仿蜘蛛丝的功能特点，在窗户上构建一层微细纤维的网状结构。

这一网状结构既可以防止尘埃进入室内，又能够保证清洁效果。

我们可以利用静电纺丝技术，将纤维制造成蜘蛛丝般的细度，并在窗户上形成均匀的纤维网。

纤维网可以根据窗户的大小和形状进行调整，以确保窗户表面被完全覆盖。

3.太阳能驱动：自动清洁利用太阳能作为能量源，窗户上可以设置光电池板，将太阳能转化为电能。

这些电能可以用来提供动力，驱动窗户自动进行清洁。

窗户上可以安装一套自动清洁系统，包括清洁装置和驱动装置。

清洁装置可以是由超疏水材料和纤维网组成的刮洗装置，通过机械运动将污渍刮洗下来；驱动装置则通过接收光电池板提供的电能，带动清洁装置的运动。

当窗户表面被污渍覆盖到一定程度时，自动清洁系统便会启动，清洁装置开始工作。

利用刮洗装置的特点，窗户上的污渍会被顺利刮洗掉，并随着刮洗装置的移动自动排出窗户外。