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    “神奇”的荷叶

    2019级1班科普知识小讲堂

    发布时间:2019-12-05      点击次数:

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    小朋友们,你们有没有发现一件有趣的事情滴滴嗒嗒下雨时,雨水在荷叶上形成水珠,荷叶上会有粒粒珍珠。荷叶睡在湖面上,荷叶的衣裳也不会湿。可是我们人类淋雨就会变成“落汤鸡”

     

     

     

    2019年11月29日下午,在2019级1班“家长进课堂“活动中,莫志钜的爸爸、妈妈带领小向阳们探索荷叶“不染”的秘密,为大家揭秘荷花的叶片是如何做到“出淤泥而不染”的?同时结合实际生活,寻找生活中的“荷叶效应”。

     

     

     

    从古至今,荷花就备受世人的喜爱,古人也留下了许多脍炙人口的著名诗篇。北宋理学家周敦颐创作的散文《爱莲说》中就有提到:予独爱莲之出淤泥而不染,濯清涟而不妖 可见古人在很早以前就已察觉到莲叶的神奇之处,发现荷叶具有自清洁功能。

     

     

     

    荷叶的这种神奇功能让人着迷!最开始人们认为是荷叶上那层白色蜡质决定的。但是很多植物的叶片都有蜡质,水滴上去,很快就铺平、蔓延开了,更达不到水珠在荷叶上四处滚动的效果。所以除了蜡质之外,荷叶不沾水一定还另有原因。

     

     

     

    直到20世纪90年代,德国的科学家首先用扫描电子显微镜观察了荷叶表面的微观结构,才解开了荷叶的不沾水之谜。荷叶看似光滑,其实并非如此。将荷叶在显微镜下放大1000倍,会发现莲叶的表面竟然是由一些“凸起”构成的,这一个个的“凸起”平均大小约为10微米,只有一根头发直径的1/10。再继续放大1000倍,这一个个的小“凸起”上面竟然还有一排排更微小的“凸起”,它们小到要用纳米去衡量,只有一根头发直径的1/250。荷叶表面正是由如此精细的微米和纳米双重结构组成的。

     

     

     

     

     

     

    在看似光滑的荷叶表面上,其实是由一个个我们肉眼看不到的微米“小山”再叠加上纳米“小山”组成的。水滴之所以只在“山头”上跑来跑去,不仅是因为“山”之间的缝隙太小,更为关键的是“山”和“山”之间都被空气填充得严严实实,形成了一个类似气垫的东西。因为隔着一层气垫,当水落在荷叶表面,在自身张力的作用下,形成的水滴就在这层气垫上自由滚动,在滚动的过程中带走了荷叶表面的尘土。荷叶的这种不依靠外力就可以让自己变得很清洁的现象,科学家称之为“荷叶效应”

    思考一下:哪些植物有超疏水现象呢?

     

     

     

     

    自然界里具有“自清洁”能力的超疏水表面,除了荷叶之外的一些植物,也存在于一些动物昆虫中。

    思考一下:哪些动物有超疏水现象呢?

     

     

     

     

     

    水黾是一种在湖水、池塘、水田和湿地中常见的小型水生昆虫,被喻为“池塘中的溜冰者”。它体长约1厘米,在水上具有非凡的浮力:其腿能排开300倍于其身体体积的水量;在水面上每秒可滑行100倍于身体长度的距离,相当于一位身高1.8米的人以每小时400英里的速度游泳。这种优异的水上特性缘于水黾特殊腿部微纳米结构和水面间形成的“空气垫”,阻碍了水滴的浸润,让它们在水面上得以快速而稳定地行走或奔跑,即使在狂风暴雨和急速流动的水流中也不会沉没。

    思考一下:超疏水有什么性能呢?

     

     

     

    思考一下:超疏水可以用来干什么呢?

     

     

     

     

     

    随着对荷叶表面的结构与性能的进一步研究,目前仿制出类似荷叶表面微观结构的研究非常热门,即超疏水表面材料。超疏水表面的应用非常广泛,除了防水,还可以防雾、防结冰、自清洁、耐腐蚀、以及控制水滴在表面的行为等,有望在微流管道高效输运、卫星天线防尘、电缆防冰、潜艇表面降阻等方面得到更广泛的应用。可以预见,将来会有越来越多的具有“荷叶效应”的产品出现,更好地改善人们的生活。

     

     

     

     

     

    小朋友们,希望你们能善于发现生活中的小现象,得到生活中的大启示。

     

     

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