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莲花效应(Lotus Effect)

2007-06-26 10:47阅读:
浑然天成的纳米现象——莲花效应
莲花效应(Lotus <wbr>Effect)
纳米英文是
nanometer是长度的单位,数学符号为nm,而前缀nano在希腊文原是侏儒的意思。1纳米为10亿分之1公尺(1nm=1×10-9meter),相当于34个原子串联起来的长度,若以
1公尺比为地球直径,1纳米大约为1个玻璃弹珠的直径。
虽说纳米科技是一项高科技,但它也是极自然的事,早在我们的身边出现。最有名的就是出污泥而不染的莲花。
   莲花效应主要是指莲叶表面具有超疏水(superhydrophobicity)以及自洁(self-cleaning)的特性。由于莲叶具有疏 水、不吸水的表面,落在叶面上的雨水,会因表面张力的作用形成水珠,换言之,水与叶面的接触角会大于140度,只要叶面稍微倾斜,水珠就会滚离叶面。此外,滚动的水珠会顺便把一些灰尘污泥的颗粒一起带走,达到自我洁净的效果,这就是莲 花总是能一尘不染的原因。1997年,德国Bonn University的植物学家Wilhelm Barthlott针对这个特殊现象进行了一系列的实验,发现了上述莲花的疏水性与自我洁净的关系,因此创造了莲花效应Lotus effect)一词,同时也拥有这个商标的专利权。从此以后,莲花效应就成了纳米科技最具代表性的名词。
  在电子显微镜下,莲叶的表面,具 有大小约5~15微米细微突起的表皮细胞(epidermal cell),表皮细胞上又覆盖着一层直径约1纳米的蜡质结晶(waxcrystal)。蜡质结晶本身的化学结构具有疏水性,所以当水与这类表面接触时,会 因表面张力而形成水珠,再加上叶表的细微结构之助,使水与叶面的接触面积更小而接触角变大;因此加强了疏水性,同时也降低污染颗粒对叶面的附着力。事实 上,表面细微的纳米结构,在自洁功能上扮演着关键的角色。以莲叶为例,水珠与叶面接触的面积大约只占总面积的2~3%,若将叶面倾斜,则滚动的水珠会吸附 起叶面上的污泥颗粒,一同滚出叶面达到清洁的效果;相形之下,在同样具有疏水性的光滑表面,水珠只会以滑动的方式移动,并不会夹带灰尘离开,因此不具有自 洁的能力。此外,莲叶上复杂的纳米与微米级结构,除了有自洁的功能外,还可以防止受到细菌、病源体的感染。
联系电话:
021-52309858 杨先生
email/MSN:yang_xin@msn.com


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