每日科普|荷叶为什么能自洁

每日科普|荷叶为什么能自洁

来源：科普时报
作者：祁云枝



你凝望过雨中的荷叶吗？

无论多么猛烈的暴雨，打落在荷叶身上，只会“大珠小珠落玉盘”，一旦“玉盘”稍稍倾斜，便不见了雨水的影子。用手摸一下荷叶，除过低凹的中心，叶子表面竟然是干燥的，仿佛倾盆大雨根本就不曾降落在它的身上。

即使没有下雨，荷叶表面也永远纤尘不染。有人做过实验：在莲叶上滴几滴胶水，黏度很强的胶水，也没能黏在叶面上，而是滚落下去并且不留痕迹。能够拥有如此“出淤泥而不染”的高尚品质，只因为，荷叶能够“自洁”！

按理说，绿色、有机的荷叶，在大自然中是很容易吸附水分或沾染上污渍的，为什么荷叶能傲立尘世，始终守身如玉？

是荷叶表面太光滑了？光得让灰尘都“站不住脚了”？

恰恰相反！荷叶自洁的原因，是因为它的表面是粗糙的——这，可能会颠覆我们日常对于洁净的认识。

还是借助于超高分辨率的显微镜吧。在此显微镜下，可以清晰地看到荷叶的表面上布满了许多微小的蜡质“乳突”，每个乳突的直径是8～10微米（1毫米=1000微米），高低略有不同，乳突间距为10～12微米。而每个乳突是由许许多多直径约为200纳米（1微米=1000纳米）的细小突起组成的。纳米有多小？打个比方，如果一根头发的直径是0.05毫米的话，把它纵向分割成5万根，每根的直径大约就是1个纳米，可见有多么细小。

前面对于蜡质乳突的说法似乎有点枯燥，换个形象的说法就是：荷叶的表面上有一个个隆起的“小山包”，在每个“小山包”上，又布满了绒毛状的小小“碉堡”。虽说是“山包”和“碉堡”，但这种结构，人用肉眼甚至借助普通显微镜，是根本看不到的。

由于“小山包”间的凹陷部分充满了空气，这样就在紧贴叶面的地方形成了一层极薄的、只有纳米级厚度的空气层。当外形尺寸相对超大的雨水（水滴最小直径为1～2毫米），降落在叶面上后，不仅与叶面隔着一层极薄的空气，而且只能同叶面上“碉堡”处的凸顶形成点接触——此情此景，是不是有点类似于水珠站在了密密麻麻的针尖上？

空气和为数众多的“碉堡”，共同组建了荷叶表面的疏水层。在“碉堡”顶上“悬空而立”的雨点，由于自身表面张力的作用，形成了球形水珠，水珠在滚动的过程中会顺道吸附灰尘。因此，只要荷叶稍稍倾斜，水珠就会附带尘埃滚开。这，就是著名的“荷叶效应”——因为粗糙，所以干净！这是不是颇具颠覆性？

自洁，不仅令荷叶美观，而且有利于防止大气中的有害细菌和真菌对植物的侵害。对荷花而言，这种结构还提高了叶面进行光合作用的效率。

荷叶的自洁效应，给了人类无限的启发和榜样效应。基于此，科学家把透明、疏油、疏水的纳米材料运用到汽车烤漆、建筑物外墙或是玻璃上，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，安全又省力；把这种物质应用到织物上面，不仅显示出卓越的疏水、疏油性能（包括蔬菜瓜汁、墨水、酱油等），减轻了洗衣负担，而且不会改变织物的纤维强度、透气性、皮肤亲和性等原有性能，甚至还增加了杀菌、防辐射、防霉等特殊效果……

倘若将荷叶的这种自洁本领，能够植入每个人的心灵，世界将变得多么美好啊。


责任编辑：张鹏辉