1、荷叶效应 从“出淤泥而不染”到疏水性涂层“江南可采莲，莲叶何田田”（江南 汉乐府）。炎炎夏日，最是那一池田田碧 水夏荷让人们流连忘返，沁人心脾。从古至今，荷花就备受世人的喜爱，也留下 了许多脍炙人口的著名诗篇，当中“出淤泥而不染，濯清涟而不妖”的诗句描绘了 荷花洁身自爱的高贵品质。众所周知，水滴落在荷叶上会形成近似圆球形的白色透明水珠滚来滚去而不浸润在荷叶上，“大珠小珠落玉盘”，别有一番情致。可是荷叶不沾水的奥秘是 什么呢？为探究这种现象背后真实的原因，笔者经过采集荷叶样品、脱水干燥等 方法处理，用扫描电子显微镜对荷叶表面进行了微观形态观察，终于揭开了这个 奥秘的神秘面纱。原来，在荷叶的上表面
2、布满非常多微小的乳突，乳突的平均大小约为 6-8微 米，平均高度约为 11-13 微米，平均间距约 19-21微米。在这些微小乳突之中还 分布有一些较大的乳突，平均大小约为 53-57微米，它们也是由 6-13 微米大小 的微型突起聚在一起构成。乳突的顶端均呈扁平状且中央略微凹陷。这种乳突结 构用肉眼以及普通显微镜是 很难察觉的，通常被称作多重纳米和微米级的超微结 构。这些大大小小的乳突和突起在荷叶表面上犹如一个挨一个隆起的“小山包”，“小山包”之间的凹陷部分充满空气，这样就在紧贴叶面上形成一层极薄，只有纳 米级厚的空气层。水滴最小直径为 1-2毫米（1毫米=1000 微米），这相比荷叶表 面
3、上的乳突要大得多，因此雨水落到叶面上后，隔着一层极薄的空气，只能同叶 面上“小山包”的顶端形成几个点的接触，从而不能浸润到荷叶表面上。水滴在自 身的表面张力作用下形成球状体，水球在滚动中吸附灰尘，并滚出叶面，从而达 到清洁叶面的效果。这种自洁叶面的 现象被称作“荷叶效应”。如果将这类具有荷叶效应的涂层加工在 换热器 凝结 侧 表面，有效避免膜状凝结、形成珠状凝结，将极大提高凝结换热器的换热效果。研究表明，这种具有自洁效应的表面超微纳米结构形貌，不仅存在于荷叶中，也普遍存在于其它植物中。某些动物的皮毛中也存在这种结构。这种精细的 超微纳米结构，不仅有利于自洁，还有利于防止对大量漂浮在大气中的各种
4、有害 的细菌和真菌对植物的侵害。荷叶表面上的水珠 荷叶表面的乳突 荷叶表面乳突顶端 荷叶表面乳突的侧面照 当今，仿生荷叶的技术已经渗透到了纺织、化工等诸多社会行业，很多企业 开发了一些仿荷叶的纳米材料和产品，例如，荷叶织物、荷叶防水漆、荷叶防水 玻璃等。传统的自洁玻璃幕墙采用化学气相沉积或溅射成膜技术，这些薄膜技术须于真空或高温环境下进行，成本高昂，因此这方法未能普及。理大屋宇设备工程 学系杨洪兴教授及吕琳博士率领的研究团队，最近研发出适用于玻璃幕墙的高 成 本效益、自洁纳米复合涂料。这涂料可在室温和常压下，利用简单丝网印刷技术 可印在玻璃上。涂料具备高亲水特性，经加厚后，清洁效力及光催化特性
5、超卓，在紫外光催化下，有机污垢会被涂料分解。它有效扩散水分子，而依附于涂层表 面的无机尘埃可轻易地被雨水清洗掉。杨教授解释：“为使自洁涂料清晰透光，我们把涂层粒子缩小至纳米单位（约五微米），比可见光线波长还要小，以抑制瑞利散射效应。”作为水溶性复合涂料，这纳米涂层不含任何重金属，只含微量可挥发性有机化合物，并不损害环境。此外，涂层比玻璃可承受更高温度，印上 涂料的玻璃可以再加热 强化，而涂层受热后更坚固耐用，不易刮花，在正常使用的情 况 下，可 使 用 二十年 以上。除 了 玻璃幕墙、镜子、玻璃窗外，光伏 电池及不 锈钢 表面 亦 可透过 涂 上这种纳米 复合涂层，享 有自行清洁的 功 效。可以 预 见，基 于“荷叶 效应”，调节 材料 表面的 亲 疏 水 性，将 来会有 越 来 越 多 的 产 品出现，更 好 地 改善 人们的 生 活。吕琳博士测试纳米涂层的效能 杨教授展示用以制成涂层的原材料及纳米物料 已涂上及没有涂上自洁纳米涂层的玻璃有明显的分别
