予独爱莲之出淤泥而不染,濯清涟而不妖,中通外直,不蔓不枝,香远益清,亭亭净植,可远观而不可亵玩焉。
——周敦颐
这段出自北宋文人周敦颐的代表作《爱莲说》中的描写,想必大家都耳熟能详,尤其是其中的名句“出淤泥而不染,濯清涟而不妖”,更成为了赞美荷花的神来之笔被人们千古传诵,甚至被广泛用来歌颂不与世俗同流合污之士的高贵品格。
那你想知道荷花为什么能“出淤泥而不染”么?下面笔者就带你来一探究竟。
荷花的专属清洁工——荷叶
荷花之所以能出淤泥而不染,荷叶扮演着重要的清洁工角色。这是因为荷叶表面具有超强的疏水能力,雨水打在荷叶上时,并不能沾在荷叶上摊成一片,而是凝聚成一个一个的小水珠,迅速在荷叶上滚落,同时带走了荷叶表面上沾染的淤泥灰尘等污垢,使得荷花终其一生都能皎洁无暇。
那你一定会问,为什么荷叶具有这种神奇的能力呢?下面笔者就借助扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope, SEM)带你走进荷叶的微观世界,看看里面隐藏着什么玄机。
(以下内容请密集恐惧症者认真观看)
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什么结构有超强排水能力
当我们利用扫描电子显微镜把荷叶放大500倍时,奇迹出现了,原本青翠光滑的荷叶不复存在,取而代之的是表面星罗棋布地排列着的一个一个的近似球形的疙瘩,学名乳突。
我们可以大致看到每个乳突的尺寸是10μm(微米)左右。10微米是个什么概念呢?这么说吧,我们的头发丝的直径大概是40到50微米之间,所以每个乳突比我们的头发丝还要细个三四倍。而我们人眼最小能看到30微米的物体,所以即便你拥有一双慧眼,能把这世界看得清清楚楚明明白白真真切切,也绝看不到荷叶表面分布的这些乳突。不过此时我们应该庆幸人类的眼睛不是显微镜,我们才能在泛舟西湖时领略“接天莲叶无穷碧”,而不是乌漆嘛黑大疙瘩。
如果你以为荷叶表面的微观世界就到此结束了,那你就图样图森破了。
这看起来像珊瑚一样的东西,就是上面的一个乳突放大之后的图片,而此时显微镜的放大倍数已经达到了一万倍。可以看出乳突上横七竖八地分布着棒状结构,每个棒的长度大概是1微米,直径大概是0.1微米。到目前为止,或许你才可以自豪地说已经把一片荷叶看个精光了。
而荷叶之所以具有超强的疏水能力,主要得益于它表面的这种微观结构。
如果我们把每个乳突看成一座山峰,乳突与乳突之间就会形成山谷。只是这山峰和山谷的尺寸仅有10微米左右大小。而山谷中充满了空气,形成了大量的彼此相连的气垫,和乳突形成的山峰一起托举着水滴,使其不能在荷叶表面摊开浸润,而是凝聚成一个一个的小水珠。此时,荷叶表面上如果有淤泥灰尘等污垢,就会黏在水珠上面,跟着水珠顺着荷叶表面一起滑落下去。而在自然界,清理这些污垢的水源一场雨,或者是雾气凝结成的水滴就已经足够。
荷叶表面的乳突形成的山峰和山谷,以及荷叶上的水珠和水珠上粘黏的污垢。
荷叶上的水珠带走荷叶表面的污垢工作模型
大自然的鬼斧神工打造了荷叶这样有着超能力的生物,而人类也能够从中学到很多。比如购物网站上就有利用荷叶效应制备的衣物,可以有效的避免衣物被饮料污水等液体弄脏,即使有粘性的污物附着也可以轻松用水冲洗干净。
我们应该相信,随着科技的发展,仿生超疏水材料一定会越来越多的走进我们的生活。这些材料可能应用在建筑表面,从此玻璃瓷砖都能一尘不染;可能应用在汽车表面,从此我们的车子就不需要因为沾染灰尘污垢而经常冲洗;也可能会做成帽子戴在我们的头上,从此我们的脑袋就不会再进水……