超疏水疏油自清洁荷叶效应

 

荷叶自古以来有“出淤泥而不染”的美称。荷叶表面,究竟有着什么样的秘密呢?

到了二十世纪七十年代,因为扫描电子显微镜的使用,人们才开始明白荷叶高度疏水的原因。如图1所示。

原来荷叶表面原来非常的粗糙!荷叶表面布满了大小在几微米到十几微米之间的突起。每个突起上还布满了更小的突起,大小在几纳米到几十纳米之间。这一微观结构造就了完美的表面超疏水性能。

为什么这样的“粗糙”结构表面就能产生超强的疏水性呢?

这是因为对于一个疏水的固体表面来说,当表面不平有微小突起的时候,会使许多空气充斥到水与固体表面之间,水与固体的接触面积会大大减小。超疏水固体表面的接触角会大大增加。如图2所示。

接触角接近180度时,水滴接近于球形。而球,可以很自如地滚动。即使叶子上有了一些脏的东西,也会进入水中被水带走。这样疏水角度非常大的表面(通常大于150度),就被称为“超疏水表面”,超疏水表面的特性就在于:水在上面形成球状滚动,同时带走上面的污物,这样的表面就具有了“自清洁”的能力。如图3所示。