为什么荷叶会出淤泥而不染

“秋荷一滴露，清夜坠玄天。将来玉盘上，不定始知圆。”唐朝诗人韦应物的这首《咏露珠》诗，呈现了一幅铺展在荷塘里的美丽画面：清冷的秋夜，荷叶上有一滴露珠在月光清辉之下闪亮，仿佛坠自苍穹。宋朝学者周敦颐在《爱莲说》中也这样赞美荷花：“出淤泥而不染，濯清涟而不妖。”后人则用荷花来比喻君子在恶劣的环境中不为世俗所污的高尚品格。

荷叶效应的原理示意图

荷叶为什么会出“淤泥而不染”呢？1997年德国波恩大学植物学教授巴斯洛特研究植物叶子时，用电子显微镜观察了荷叶表面结构，才揭开了其中的奥秘。原来，在荷叶的表面上生长着许多高度约为5～9微米、间距约为12微米的乳突，每个乳突表面上又生长着许多直径为200纳米的蜡状突起，这相当于在“微米结构”上生长着“纳米结构”。在荷叶的表面上，这样的“微纳米结构”看上去像密密麻麻的“小柱子”，再加上蜡状物的排斥效应，使得液滴不能钻到“小柱子”间隙内部，只能在“小柱子”顶端跑来跑去。于是，液滴与荷叶表面就呈现出了排斥性，我们称之为“荷叶效应”，也可称之为“疏水效应”。当有污染物落在荷叶表面时，随液滴滚动，它们会轻易地被带走。这就是荷叶“出淤泥而不染”的奥秘。

具有荷叶效应的表面，都有自清洁功能。如果该表面与水滴间的排斥效应极为强烈，就称为“超疏水表面”，这类表面同时具有很好的减小阻力功效。如果荷叶乳突上的蜡状物丧失了，荷叶的超疏水性质也就被破坏了。但荷叶自身能够不断地分泌蜡质，随着蜡质的补充，超疏水性质便可恢复。

与荷叶类似，自然界中具有优良超疏水性的植物表面几乎都具有微纳米结构。据不完全统计，自然界中约有1200种能够在水面上行走的昆虫，它们的腿部也具有微纳米结构。

中国科学院化学研究所对自然界中多种植物叶面和花瓣进行了研究，不仅人工合成了诸多超疏水材料，还制备出了具有自清洁功效的衣物，在超疏水领域颇有影响。

荷叶效应