“予獨愛蓮之出淤泥而不染,濯清漣而不妖,中通外直,不蔓不枝,香遠益清,亭亭凈植,
可遠觀而不可褻玩焉。”
——周敦頤《愛蓮說》
荷花出污泥而不染,自古以來就被人們認為是純潔的象征。在20世紀70年代,波恩
大學(xué)的植物學(xué)家巴特洛特在研究植物葉子表面時發(fā)現(xiàn),光滑的葉子表面有灰塵,要先
清洗才能在顯微鏡下觀察,而荷葉等可以防水的葉子表面卻總是干干凈凈,這一自我
清潔功能又被稱為“荷葉效應(yīng)”。新鄉(xiāng)荷涂科技有限公司從1997年至今致力于荷
葉效應(yīng)的研究,利用仿生技術(shù)開發(fā)出一款真正意義的家荷生態(tài)植物膜。
什么是荷葉的自潔效應(yīng)
荷葉效應(yīng)主要是指荷葉表面具有超疏水(superhydrophobicity)以及自潔(self-cleaning)的特性。由于蓮葉具有疏水、不吸水的表面,落在葉面上的雨水會因表面張力的作用形成水珠,換言之,水與葉面的接觸角(contactangle)會大于150度,只要葉面稍微傾斜,水珠就會滾離葉面。
因此,即使經(jīng)過一場傾盆大雨,荷葉的表面總是能保持干燥。而滾動的水珠會順便把一些灰塵污泥的顆粒一起帶走,達到自我潔凈的效果。
“荷葉效應(yīng)”的機理
用傳統(tǒng)的化學(xué)分子極性理論來解釋,不僅解釋不通,恰恰是相反。從機械學(xué)的光潔度(粗糙度)角度來解釋也不行,因為它的表面光潔度根本達不到機械學(xué)意義上的光潔度(粗糙度),用手觸摸就可以感到它的粗糙程度。
蓮葉表面的化學(xué)組成為蠟。一般而言,水在一般的臘上接觸角為110度,但是水在蓮花的接觸角卻大于140度,所以除了臘之外,可能還有其它因素使水在蓮葉上的接觸角大于140度。那到底還有什么因素呢?
其實蓮花表面上有類似纖維的納米結(jié)構(gòu)。通常表面變得粗糙,會使水分葉面的接觸角變大。由于蓮葉的表面為臘的疏水性結(jié)構(gòu),接觸角原本大于90度,再加上粗糙面使水在葉面上的接觸角變?yōu)榇笥?/span>140度,水滴很難留在其上。
同樣,當灰塵附著于蓮葉表面上時,因為蓮葉表面的纖毛結(jié)構(gòu),使灰塵和蓮葉的接觸面積減少,因此減少了灰塵和蓮葉間的吸附力量。而當水滴由葉面上滾過時,由于灰塵和水滴間的接觸面積大,灰塵粒子和水滴間有較強的吸附力,所以很容易就被水滴帶走,這就是蓮花為何能出淤泥而
總結(jié)一下就是:由于蓮葉表面同時擁有這種納米尺寸的物理結(jié)構(gòu)與疏水性的化學(xué)組成,因此才具有自潔的功能。
利用“荷葉效應(yīng)”提高漆膜耐沾污性
涂膜的沾附污染可以分為附著性污染和吸入性污染兩種。
附著性污染指的是灰塵等污染物附著在涂膜的表面,而吸入性污染則是指污染物在附著的基礎(chǔ)上進入到涂膜的內(nèi)部。相對于附著性污染,吸入性污染更難去除,通常我們遇到的耐沾污是兩者都有的。
所以,針對兩種污染方式,我們想要提高涂膜的耐沾污性主要是通過改善涂膜的表面性質(zhì)使其對污染物難以吸附并容易除去,以及提高涂膜的致密性使污染物不易滲入這兩個基本途徑。