小翟
一提到蓮花,人們就自然會聯想到蓮葉上滾動的露珠,也許還會想到宋代文人周敦頤的《愛蓮說》,對“蓮之出淤泥而不染”的高尚品格肅然起敬。
20世紀70年代,德國植物學家在研究植物葉面時發現,光滑的葉子表面有灰塵,要先清洗才能在顯微鏡下觀察,而蓮葉等葉面卻總是干干凈凈的。他們利用人造的灰塵粒子污染玉蘭、林山毛櫸、蓮花、芋、甘藍等植物的葉面,然后用人造雨清洗兩分鐘,使雨滴滑落,再觀察葉面灰塵粒子的殘留狀況。實驗發現,有些植物葉面殘留的污染物多達40%,而蓮花等植物葉面的污染物殘留比例均小于5%。
這就是所謂的蓮花效應。
那么,這種蓮花效應是如何而來的呢?
通過電子顯微鏡,我們可以觀察到蓮葉表面存在著非常復雜的多重微米、納米級的超微結構。蓮葉表面上有一些微小的蠟質顆粒,并且覆蓋著無數個約10微米的突包,每個突包的表面又布滿了直徑僅為幾百納米的更細的絨毛。在突包間的凹陷部分充滿著空氣,從而使得在尺寸上遠大于這種結構的灰塵、雨水等落在葉面上時,無法大范圍直接接觸葉面,而是隔著一層極薄的空氣,并且能接觸的也只是葉面上若干個凸起的點。
這是自然界中生物長期進化的結果。正是這種特殊的超微結構,使得蓮葉表面不沾水滴,可以保持清潔。當蓮葉上有水時,水會在自身表面張力的作用下形成球狀,風吹動水珠在葉面上滾動時,水珠可以沾起葉面上的灰塵,并從上面高速滑落。這種自潔能力,對防止病原體的入侵也有著特別的意義。像蓮花這樣的植物,就是生長在很“臟”的環境中也不容易生病,因為即使病原體到了其葉面上,一經下雨就會被雨水沖走;如果不下雨,葉面很干燥,病原體還是生存不了。
蓮花的這種自潔功能引起了科學家們的極大興趣。他們努力模仿這種表面,使應用研究迅速發展。20世紀末,基于“蓮花效應”的涂料陸續問世,在越來越多的建筑中得到應用。不久的將來,我們的生活中還將出現不會臟的地板、不會臟的墻壁和沒有灰塵的無線用品。
編輯/申冬梅