荷叶为什么会有自洁效应 荷叶不湿的秘密：荷叶的防水和自洁之谜

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1. 荷叶为什么会有自洁效应
2. 莲的科学知识
3. 荷叶上为什么不会沾水

经过两位德国科学家的长期观察研究，即上世纪九十年代初终于揭开了荷叶叶面的奥妙。原来在荷叶叶面上存在着非常复杂的多重纳米和微米级的超微结构。在超高分辨率显微镜下可以清晰看到，荷叶表面上有许多微小的乳突，乳突的平均大小约为10微米，平均间距约12微米。而每个乳突有许多直径为200纳米左右的突起组成的。在荷叶叶面上布满着一个挨一个隆起的“小山包”，它上面长满绒毛，在“山包”顶又长出一个馒头状的“碉堡”凸顶。

因此，在“山包”间的凹陷部份充满着空气，这样就在紧贴叶面上形成一层极薄，只有纳米级厚的空气层。

这就使得在尺寸上远大于这种结构的灰尘、雨水等降落在叶面上后，隔着一层极薄的空气，只能同叶面上“山包”的凸顶形成几个点接触。

雨点在自身的表面张力作用下形成球状，水球在滚动中吸附灰尘，并滚出叶面，这就是“莲花效应”能自洁叶面的奥妙所在。

睡莲科，莲属，宿根水生植物。又称荷花、荷、水芙蓉、芙蕖、水芝等。多年生长在水中。草本植物，具横走根状茎，即我们日常吃的莲藕。叶圆形，高出水面，有长叶柄，具刺，成盾状着生。花单生在花梗顶端，直径10～20厘米；萼片5，早落；花瓣多数为红色、粉红色或白色；多数为雄蕊；心皮多，离生，嵌生在海绵质的花托穴内。坚果椭圆形或卵形，俗称莲子，长1.5～2.5厘米。我国南北各省广为栽培。莲全身是宝，藕、叶、叶柄、莲蕊、莲房（花托）入药，能清热止血；莲心（种子的胚）有清心火、强心降压功效；莲子（坚果）有补脾止泻、养心益肾功效。莲藕可作蔬菜食用或提取淀粉（藕粉）。荷花为我国十大名花之一。莲原指其果实，俗称莲蓬；后花、实都泛称为莲。其地下茎的肥大部分称藕。中国南北各地广泛种植，武汉、杭州等地的品种尤多。 莲植物是被子植物中起源最早的种属之一.据古植物学家研究化石证实，一亿三千五百万年以前，在北半球的许多水域地方都有莲属植物的分布。它在地球上生长的时间比人类祖先的出现（200万年前）早得多。莲是冰期以前的古老植物，它和水杉（melasequoiaglyplostroboides）、银杏(Ginkgo biloba)、中国鹅掌楸(Liriodendron chinese)、北美红杉(Sequoia sempervirens)等同属未被冰期的冰川噬吞而幸存的孑遗植物代表。 根据栽培目的的不同，分为三大栽培类型，即藕莲、子莲、花莲。以产藕为主的称为藕莲，此类别种开花少；以产莲子为主的称为子莲，此类品种开花繁密，但观赏价值不如花莲；以观赏为主的称为花莲，此类品种雌雄多数为泡状或瓣化，常不能结实。 莲喜相对稳定的静水，忌涨落悬殊和风浪较大的流水，水深一般不宜超过1.5米。生长季茎叶最适温度为25～30℃。要求日照充足，不宜长期在室内栽培。土质以富含有机质的粘壤土为宜。莲子寿命特别长，千年古莲子仍能萌发新株。莲以分株繁殖较常用，也可播种繁殖。均宜在春季转暖后进行。莲的主要病害有腐烂病、叶斑病等，虫害有蚜虫、金龟子等。 砌池植莲，并依水建立桥、榭，构成观荷景区，是中国式园林的传统手法，各地名胜风景，均广泛应用。也适用于点缀庭园水面，净化水体，或作盆栽。藕和莲子营养丰富，生食、熟食均宜。藕可加工成藕粉、蜜饯等。莲子有安神作用，常作汤羹或蜜饯，为中国民间滋补佳品。荷花花瓣、嫩叶可佐食。莲各部分均可入药。 莲叶防水和自洁之谜 : 荷叶的表面附着着无数个微米级的蜡质乳突结构。用电子显微镜观察这些乳突时，可以看到在每个微米级乳突的表面又附着着许许多多与其结构相似的纳米级颗粒，科学家将其称为荷叶的微米－纳米双重结构。正是具有这些微小的双重结构，使荷叶表面与水珠儿或尘埃的接触面积非常有限，因此便产生了水珠在叶面上滚动并能带走灰尘的现象。而且水不留在荷叶表面。 藕断丝连的科学解释 植物的导管内壁在一定的部位会特别增厚，成各种纹理，有的呈环状，有的呈梯形，有的呈网形。而藕的导管壁增厚部却连续成螺旋状的，特称螺旋形导管。在折断藕时，导管内壁增厚的螺旋部脱离，成为螺旋状的细丝，直径仅为3～5微米。这些细丝很像被拉长后的弹簧，在弹性限度内不会被拉断，一般可拉长至10厘米左右。

荷叶表面不易沾水的现象是由于其特殊的微观结构和表面特性所致。荷叶表面有很多微小的凹凸结构和微细的毛细管，这些特征使得荷叶具有自清洁和自干燥的能力。

1. 蜡质层：荷叶表面覆盖着一层细小的蜡质，称为芬芳满天星（epicuticular wax）。这层蜡质可以增加表面的光滑度，阻碍水滴和污垢附着在荷叶上。

2. 高度微结构：荷叶表面的微观结构具有特殊的几何形状。它们通常呈现出许多小型凸起和中空的微坑状结构，形成一种“楔子效应”。当水滴接触到荷叶表面时，微坑状结构会导致水滴在凸起上不断变形，最终导致水滴从荷叶上滚落，而不是完全附着在表面上。

3. 毛细管效应：荷叶上的微细毛细管结构，促使水滴在表面上形成球状。这是由于表面张力的作用，使得水滴在表面上收缩成球形，从而减小了与表面接触的区域。这样，表面张力帮助水滴保持在凸起的微坑上，而不是整个表面上。

因此，荷叶表面的微观结构和蜡质层共同作用，使得表面具有超疏水性，水滴无法很好地附着在其上。这种特殊的表面特性被称为“蓮叶效应”或“蓮花效应”，在科学研究和应用中引起了广泛的关注。

荷叶不沾水是因为其表面覆盖着许多高度约为5-9微米的乳突，每个乳突上都有许多蜡状突起，这些突起的表面具有排斥性，可以抵挡住任何液滴的侵入，好像在荷叶上铺了一层保护膜一样1。

因此，当水滴落到荷叶上时，这些密集林立的“柱子”就对水滴产生了排斥性，使水滴无法侵入到“柱子”的间隙里，从而使荷叶保持干爽1。

此外，荷叶表面的微观结构还能使雨水自由滚动，形成自洁效应，保持叶面清洁

荷叶不沾水是因为荷叶表面附着着无数微米级的蜡质乳突结构我们接触荷叶时粗糙的感觉，实际上是由这些小突起产生的，平均大小约为10微米更小的突起只有直径200纳米左右每个蜡状突起的表面都有排斥性，就像在荷叶上铺保护膜一样，可以抵抗任何液滴的侵入，所以荷叶不会沾水。

因为荷叶表面存在着许多微小的乳突，平均每个乳突的大小为6-8微米，平均高度为11-13微米，乳突之间的间距为19-21微米。而每个乳突上面又分布着许多直径只有200纳米的乳突。更为重要的是，乳突上还有一层蜡质物体，这些蜡质物体本来就具有疏水性。

荷叶上面是多重纳米和微米级的超微结构，并且是多重凸出，每个乳突与凸起在荷叶表面上形成了一个又一个的“小山包”，小山包的底部充满着空气，这样就使得叶子表面有一层只有纳米厚的空气膜。

当小水滴落在叶面上时，此时小水滴就会因为叶片空气的张力而凝结成圆圆的雨滴，然后再落下去。达到“出淤泥而不染”的目的，这也被称之为“荷叶效应”。