荷葉為什麼能防水,超疏水材料是什麼,生活中隨處可見

2021-01-16 印象科技派

「出淤泥而不染，濯清漣而不妖」這句古詩詞耳熟能詳，為什麼荷花荷葉會出淤泥而不染呢？很多人在小時候都玩過，荷葉上的水珠不停滾動卻不留下一絲痕跡，這其中的原理還要歸功於表面的一層薄膜，使得水成股流下，從而達到自清潔效果

潤溼性是固體材料表面的重要性質之一，決定潤溼性的關鍵因素和表面的化學組成以及微觀幾何結構有關。科學家們就將將靜態水接觸角大於150°，滾動角小於10的表面稱為超疏水表面。，在顯微鏡下超疏水材料的表面結構其實很粗糙，包上有包。不只是荷花上有，部分昆蟲比如水黽，蚊子都能在水上行走而不劃破水面這就是因為其表面的超疏水材料

隨著科技的發展，超疏水材料也進入到我們的視線中來，它所具有的自清潔的功能，可使表面的汙染物在重力、雨水或者風力的作用下自動脫落。還可放在金屬表面防止水的腐蝕生鏽；或者在船的表面加上超疏水膜可有效減小阻力節省能源。

看似遙不可及的高科技，其實也慢慢走進生活，通過設計不同結構、化學和物理特徵的材料，能夠提供物品新的附加功能

例如用這種材料製作的衣服就非常厲害了，一盆黑乎乎的髒水潑上去竟然能安然無恙。

用它製作的黑科技防水噴霧更是神奇，能在雨天助你一臂之力，輕輕一噴，就能形成透明保護層，在防水的同時還能防塵防汙，即便是稠一點的液體，也會輕鬆脫落，無法弄髒鞋子。噴上它，遇上雨天，任你瀟灑隨你任性，鞋子依然潔白如新。

相關焦點

  • 「荷葉效應」與超疏水材料
    20世紀70年代，德國波恩大學的植物學家巴特羅特在研究過程中發現，荷葉的表面存在一種特殊的結構，使得水透不過荷葉，而是形成一個個球體。而荷葉上的這些水珠滾落時，會帶走葉子表面的灰塵，從而達到清潔效果。因此，這種物體表面能疏水、自潔的現象就被稱為「荷葉效應」。　　那麼，荷葉表面「特殊的結構」是什麼呢？一是有生物蠟，二是存在「特殊微納結構」。
  • 荷葉的神奇疏水效應
    走在開滿荷花的池塘邊，你一定會看到層層疊疊的碧綠荷葉像一把把圓形的傘蓋，在微風中搖曳。那你注意過下雨的時候，淋著雨的荷葉是什麼樣子的嗎？雨水匯聚成一顆顆水滴，在荷葉表面滾動，隨著葉子的搖動而滑落，葉片也隨之變得於乾淨淨，似乎不會受到水的影響。荷葉的這一特殊本領，也可以幫助它及時「洗掉」葉片上的灰塵和汙垢。荷葉為什麼會擁有如此神奇的能力呢？這是什麼原因呢？
  • 疏水材料有什麼用?有了它,你再也不用晾傘了_1256
    在疏水材料表面，圓圓的小水滴翻滾跳動，這樣的畫面看起來總是格外舒爽。而在好看之外，疏水材料還非常實用。
  • 為超疏水材料披上「鎧甲」
    該成果6月7日以封面文章形式在《自然》雜誌刊發 受訪者供圖為什麼水蜘蛛可以在水上行走？為什麼荷葉「出淤泥而不染」？為什麼蝴蝶的翅膀不會被打溼？其實，這些都與動植物「身體」表面的超疏水性有關係。受上述自然現象的啟發，人們逐漸掌握了材料疏水的秘密——其對水具有極好的排斥性,水滴在其表面保持球狀極易滾動，且水珠滾動的過程中還可以帶走材料表面的塵埃，達到清潔效果。但是，以往人們製備出的超疏水材料表面結構十分脆弱，難以實現廣泛應用。如何給超疏水材料表面披上堅固「鎧甲」且不影響其疏水性能，成為該領域研究學者努力的方向。
  • 登上Nature封面的中國超疏水材料研究成果,到底有多厲害?
    那麼這次的成果到底是什麼水平呢？讓我來為大家解讀吧。 滴水不沾的神話 這些年流行過的各種所謂「高科技」視頻中，疏水材料算是相當令人印象深刻的了，將一大瓶可樂、醬油甚至是番茄醬倒在衣服鞋子上都能不沾一滴。
  • 超疏水材料披「鎧甲」,疏水耐磨可兼得
    為什麼荷葉「出淤泥而不染」？為什麼蝴蝶的翅膀不會被打溼？其實，這些都與動植物「身體」表面的超疏水性有關係。　　受上述自然現象的啟發，人們逐漸掌握了材料疏水的秘密——其對水具有極好的排斥性,水滴在其表面保持球狀極易滾動，且水珠滾動的過程中還可以帶走材料表面的塵埃，達到清潔效果。　　但是，以往人們製備出的超疏水材料表面結構十分脆弱，難以實現廣泛應用。
  • 超疏水性新材料來啦~
    自從在自然界中發現了天然疏水材料（如荷葉），人們就對這類材料表現出極大興趣。無論是自潔、防霧還是油水分離，都離不開疏水材料的活躍。
  • 新型物理超疏水材料油水不粘
    原標題：新型物理超疏水材料油水不粘　　科技日報訊 （記者王小龍）不粘油也不粘水，液體落在上面會像小球一樣快速散開……美國科學家日前開發出一種神奇的疏水材料，將其噴塗在玻璃、金屬、塑料等材料的表面就能讓其排斥幾乎所有液體。經過處理的材料具有耐紫外線、耐高溫、耐腐蝕的特徵。
  • 荷葉「出淤泥而不染」的秘密
    潤溼性是固體材料表面的重要性質之一，決定材料表面潤溼性能的關鍵因素包括材料表面的化學組成和表面的微觀幾何結構。因此科學家將靜態水接觸角大於150°，滾動角小於10º的表面稱為超疏水表面。超疏水材料普遍同時具有微納米複合結構和低表面能的化學物質，這也是成為超疏水材料的前提。
  • 超疏水表面因其優秀的疏水性能和廣泛的應用前景
    超疏水表面是指與水的接觸角大於150°，而滾動角小於10°的表面，如生活中常見的荷葉和水黽科昆蟲的腿部等。該特殊表面在日常生活和工業生產等領域都有著極其廣闊的應用前景，如玻璃表面的防霧，交通指示燈的自清潔，船體表面的潤滑，紡織品的防汙、選擇性吸收等。
  • 澳達牌荷葉阻水劑和荷葉疏水劑在塗料中的應用技術(精華文章)
    水性疏水劑是一種混合體化合物，經科學技術表面改性處理後，分散在水中形成穩定的分散體，加入塗料中能在塗料成膜表面形成一種特殊抗水結構（改變接觸角）使表面具有極強的疏水、憎水、防水、提高遮味效果。同時不影響塗膜的透氣性；既避免了有機矽疏水材料差的重塗性，也避免了其它疏水劑透氣性差的局面。使塗料具有良好的荷葉雙疏水性、自潔性、憎水性、防水性、耐汙性、耐擦洗性等性能。本產品在塗料調漆過程中加入，推薦加入量為2%-5%，具體情況可根據用戶的需要而定。
  • 永不溼潤:全民超疏水時代
    圖:超疏水材料曾幾何時你是否為冰箱急凍層厚厚的冰塊如何去除而煩惱不已？或者掀開熱鍋蓋時滴落的蒸汽水滴將你的手臂燙傷等等不便而苦惱？這種生活當中的不便罪魁禍首是水，又是否回想起水在荷葉中自由滾動或玫瑰花瓣上掛著晶瑩剔透的水滴既充滿疑問又覺得浪漫？
  • 中科院研發5級「防護服」，疏水透氣還防風
    但是外國一家公司開發出了一種超疏水材料疏水能力十分優秀，能讓你擺脫任何被打溼的煩惱。一共兩個計時器，一個是正常的，另一個表面塗滿了這款超疏水的材料。正常的計時器馬上就進水了，停止運行，但塗滿超疏水材料的計時器，完好無損持續在計時。
  • 疏水親水自由切換的材料是什麼?
    核心提示：「這意味著這種材料也可以用於有機分子容易遭到破壞的場合，無論是日常生活還是太空旅行。」當雨落在荷葉上時，荷葉不會被打溼。這是因為荷葉有特殊的結構，水滴滾落而不會潤溼葉面。人造材料也可以是疏水的。但是，想要造出一種材料，讓它的表面可以在親水和疏水兩個狀態間切換卻極為不易。現在，奧地利維也納科技大學、比利時魯汶大學和瑞士蘇黎世大學的研究人員可以成功地操縱單層氮化硼材料，使其潤溼和附著能力在高低之間來回切換。
  • 荷葉出淤泥而不染的「續篇」來了
    陳振鵬 科技日報記者 盛利　　為什麼水蜘蛛可以在水上行走？為什麼荷葉「出淤泥而不染」？為什麼蝴蝶的翅膀不會被打溼？其實，這些都與動植物「身體」表面的超疏水性有關係。　　荷葉為何「出淤泥而不染」？這是因為荷葉上的灰塵和汙垢很容易被露珠和雨水帶走，從而保持表面的清潔。近年來，源於動植物仿生學的超疏水材料由於其獨特的物理性質，在表面自清潔、生物防汙、防水抗結冰、流體減阻以及傳熱傳質等領域展現出了巨大應用潛力。
  • 從自然到仿生：超疏水材料的前世今生
    潤溼性是固體材料表面的重要性質之一，決定材料表面潤溼性能的關鍵因素包括材料表面的化學組成和表面的微觀幾何結構。因此科學家將靜態水接觸角大於150°，滾動角小於10º的表面稱為超疏水表面。超疏水材料普遍同時具有微納米複合結構和低表面能的化學物質，這也是成為超疏水材料的前提。
  • 超疏水紙張的製備及其應用
    超疏水紙張的製備 要想獲得理想的超疏水紙張，可通過用低表面能的物質修飾粗糙表面或者先對紙張表面進行疏水化處理，然後構建粗糙結構等兩種途徑來實現。 （1）浸漬法 浸漬法是在紙張表面浸塗一層疏水性的無機微納米顆粒，例如：TiO2、SiO2以及ZnO等，主要包括兩個過程：一、在疏水性顆粒的懸浮液中浸漬；二、浸漬樣品的固化。 （2）化學刻蝕法 化學刻蝕法通常和浸漬法聯合使用，首先對紙張表面的化學刻蝕來獲得具有微納米尺寸的粗糙結構，然後再浸漬具有低表面能的試劑來增加紙張表面的疏水性。
  • 中外科研人員為超疏水表面披上「鎧甲」
    中外科研人員為超疏水表面披上「鎧甲」 2020-06-04 20:05:27 來源：中國新聞網  |  作者：佚名 | 字號據了解，仿生荷葉的超疏水材料由於其獨特的固-液界面性質，在表面自清潔、生物防汙、防水抗結冰、流體減阻以及傳熱傳質等領域展現出了巨大的應用潛力，隨之又發展出了一系列如超親水、
  • 材料學院鍾敏霖團隊製備出超疏水抗結冰表面 達到超低冰粘附強度
    近年來，基於荷葉自清潔功能的超疏水表面被普遍認為是防除冰的發展方向。研究證明，超疏水表面的不沾水特性能有效延遲結冰、減少結冰面積和降低冰粘附強度。超疏水表面的防除冰性能主要體現為防結冰性能和疏冰性能。防結冰性能是指液滴在結冰之前從超疏水表面脫離的能力，或者通過運動液滴的滾落與凝結液滴的合併誘導自彈跳脫離表面，或者是通過超疏水表面微納結構中所捕獲的空氣囊的熱阻效應，延遲液滴非均勻形核時間從而為液滴脫離表面爭取足夠的時間。這兩種途徑均需要超疏水表面具有良好的Cassie狀態穩定性（Cassie狀態穩定性指在外界環境因素的擾動下超疏水表面上水滴維持荷葉不沾水狀態的難易程度）。
  • 一種超疏水/超親水多功能雙面紙
    兩面材料是通過不同的特性進行開發，從而實現理想的功能複合，近年來備受關注。荷葉是一種典型的雙面性界面行為材料，即荷葉的上表面具有超疏水特性，而下表面具有超親水特性。形成荷葉的雙面性界面的機制是由於生物為了適應環境的變化，從而引起自身細胞通透性的改變而引起的不對稱變形。近年來，相關學者研究了許多具有仿生結構的疏水/親水兩面材料。