荷叶效应与毛细现象H.OHg陈晓燕（10博）高温合金部IMR中国科学院全属研究所
1 荷叶效应与毛细现象 高温合金部 陈晓燕（10博）
荷叶效应荷叶效应指荷叶从淤泥中长出来表面也非常干净，即周敦颐所谓的“出淤泥而不染”，使得水珠与荷叶产生不润湿的现象。为何会有这种荷叶效应呢？荷叶的基本化学成分是叶绿素、纤维素、淀粉等多糖类的碳水化合物，有丰富的羟基（-OH)、（-NH）等极性基团，很容易吸附水分或污渍，用传统的化学分子极性理论来解释，不仅解释不通，恰恰是相反。也不能从机械学的光洁度角度来解释，因为它的表面光洁度根本达不到机械学意义上的光洁度，用手触模就可以感到它的粗糙程度。2IMR中图科学院全属研究所
2 荷叶效应 为何会有这种荷叶效应呢？荷叶的基本化学成分是叶绿素、纤维素、淀粉等 多糖类的碳水化合物，有丰富的羟基(-OH)、(-NH)等极性基团，很容易吸附 水分或污渍，用传统的化学分子极性理论来解释，不仅解释不通，恰恰是相 反。也不能从机械学的光洁度角度来解释，因为它的表面光洁度根本达不到 机械学意义上的光洁度，用手触摸就可以感到它的粗糙程度。 荷叶效应指荷叶从淤泥 中长出来表面也非常干 净，即周敦颐所谓的 “出淤泥而不染” ，使 得水珠与荷叶产生不润 湿的现象
荷叶表面微观结构经过科学家长期的研究观察，发现荷叶叶面上存在着非常复杂的多重纳米和微米级的超微结构。在超高分辨率显微镜下可以清晰看到，荷叶表面上有许多微小的乳突，乳突的平均大小约为10微米，平均间距约12微米。而每个乳突由许多直径为200纳米左右的突起组成的。在荷叶叶面上布满着一个挨一个隆起的“小山包”，它上面长满绒毛，在“山包”顶又长出一个馒头状的“碉堡”凸顶。Oum1um乳突3IMR中国科学院全属研究所
3 荷叶表面微观结构 经过科学家长期的研究观察，发现荷 叶叶面上存在着非常复杂的多重纳米 和微米级的超微结构。在超高分辨率 显微镜下可以清晰看到，荷叶表面上 有许多微小的乳突，乳突的平均大小 约为10微米，平均间距约12微米。而 每个乳突由许多直径为200纳米左右的 突起组成的。在荷叶叶面上布满着一 个挨一个隆起的“小山包” ，它上面 长满绒毛，在“山包”顶又长出一个 馒头状的“碉堡”凸顶。 乳突
荷叶自清洁机理荷叶“乳突”间的凹陷部分充满着空气，在紧贴叶面上形成一层极薄的纳米级空气层，使得在尺寸上远大于这种结构的灰尘雨水等降落在叶面上后只能同叶面上“山包”的凸顶形成几个点接触。雨点在表面张力作用下形成球状，水球在滚动中吸附灰尘并滚出叶面，使得荷叶“出淤泥而不染”，形成荷叶效应。IMR中图科学院金属研究所
4 荷叶自清洁机理 荷叶“乳突”间的凹陷部分充满着空气，在紧贴叶面上形成一 层极薄的纳米级空气层，使得在尺寸上远大于这种结构的灰尘、 雨水等降落在叶面上后只能同叶面上“山包”的凸顶形成几个 点接触。雨点在表面张力作用下形成球状，水球在滚动中吸附 灰尘并滚出叶面，使得荷叶“出淤泥而不染”，形成荷叶效应
毛细现象HgH.O毛细现象是指将内径很小的管子（毛细管）插入液体中，由表面张力与润湿现象的联合作用，管内外液面产生高度差的现象。当液体与构成毛细管的固体材料润湿时，管中液面升高并呈凹状：当液体与毛细管材料不润湿时，管中液面下降并呈凸形。并且，液体上升或下降的高度与毛细管内径有关。5IMR中图科学院金属研究所
5 毛细现象 毛细现象是指将内径很小的管子（毛细管）插入液体中，由表面 张力与润湿现象的联合作用，管内外液面产生高度差的现象。当 液体与构成毛细管的固体材料润湿时，管中液面升高并呈凹状； 当液体与毛细管材料不润湿时，管中液面下降并呈凸形。并且， 液体上升或下降的高度与毛细管内径有关。 H2O Hg