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莲的自洁功能是什么？

花匠小妙招
2025-09-23 21:03

2008.12.21 回答

蓮花效應主要是指蓮葉表面具有超疏水（superhydrophobicity）以及自潔（self-cleaning）的特性。由於蓮葉具有疏水、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（contact angle）會大於40度，只要葉面稍微傾斜，水珠就會滾離葉面。因此，在經過一場大雨後，蓮葉的表面總是能保持乾燥；此外，滾動的水珠會順便把一些灰塵污泥的顆粒一起帶走，達到自我潔淨的效果，這就是蓮花總是能一塵不染的原因。對蓮葉有系統地研究與分析是在1997年，由德國波昂大學的植物學家Wilhelm Barthlott針對這個特殊現象進行了一系列的實驗。發現了上述蓮花的疏水性與自我潔淨的關係，因此創造了譗蓮花效應豃（Lotus Effect）一詞，而蓮花效應也成了奈米科技最具代表性的名詞。在電子顯微鏡下，蓮葉的表面具有大小約5~15微米細微突起的表皮細胞（epidermal cell），表皮細胞上又覆蓋著一層直徑約1奈米的蠟質結晶（wax crystal）。蠟質結晶本身的化學結構具有疏水性，所以當水與這類表面接觸時，會因表面張力而形成水珠，再加上葉表的細微結構之助，使水與葉面的接觸面積更小而接觸角變大，因此加強了疏水性，同時也降低污染顆粒對葉面的附著力。事實上，表面細微的奈米結構在自潔功能上扮演著關鍵的角色。以蓮葉為例，水珠與葉面接觸的面積大約只占總面積的2~3%，若將葉面傾斜，則滾動的水珠會吸附起葉面上的污泥顆粒，一同滾出葉面，達到清潔的效果；相形之下，在同樣具有疏水性的光滑表面，水珠只會以滑動的方式移動，並不會夾帶灰塵離開，因此不具有自潔的能力。即使同樣具有疏水性的表面，在細微結構上的水珠會吸附著灰塵顆粒滾動，而在光滑表面上，水珠能使顆粒移動的程度有限。在自然界中，植物總是暴露在各種污染源當中，例如灰塵、污泥，還有一些有機的細菌、真菌等。蓮葉上複雜的奈米與微米級結構除了有自潔的功能外，還可以防止受到細菌、病源體的感染，只要經過一場大雨的洗禮，就能恢復煥然一新。目前蓮花效應的概念主要是應用在防污防塵上，透過人工合成的方式，將特殊的化學成分加入塗料、建材、衣料內等等，使其具有某些程度的自潔功能，以實現拒水防塵的目的。