科技名词

荷叶效应

lotus effect

定义：荷叶表面由于其微米和纳米复合结构的乳突与表面疏水蜡质之间的协同作用产生的自清洁现象。

学科：生物物理学_纳米生物学_纳米仿生学

相关名词：荷叶 纳米仿生学 仿生矿化 纳米酶

来源：全国科学技术名词审定委员会

【延伸阅读】

自古以来，荷花因其所象征的“不与世俗同流合污”的高洁品格而备受文人墨客的推崇，北宋理学家周敦颐的名句“予独爱莲之出淤泥而不染，濯清涟而不妖”更是与荷花一样流芳百世。荷花和荷叶“不染污泥，不沾水渍”的特征，即自清洁效应，被科学家发现，定名为“荷叶效应”。

1997年，德国植物学家威廉·巴特洛特揭示了荷叶自清洁效应背后的机理。他在观察植物叶面时发现，荷叶表面均匀分布着5~10μm的乳突结构，这些凸起表面又包裹着一层生物蜡。而在后续实验中，他用人造灰尘将荷叶表面弄脏，再用人造雨水冲洗，之后将荷叶稍微倾斜使雨水自然滑落，结果发现荷叶表面的污染物残留不足5%，显示出优异的自清洁性能。他认为荷叶的这种自清洁性能应归功于其表面微结构与生物蜡的协同作用。此后，中国科学院院士江雷等人进一步观察发现，在这些微米级的乳突之上还分布着大量纳米级的颗粒结构。这些微米和纳米结构使得荷叶表面对水有极大的接触角和很小的滚动角，是一种超疏水表面，因此水滴能很快地自然滑落，同时带走荷叶表面的灰尘污物，起到清洁的作用。总而言之，荷叶效应就是荷叶表面由于其微米和纳米复合结构的乳突与表面疏水蜡质之间的协同作用而产生的自清洁现象。

荷叶进化出如此复杂的表面微纳结构，其生物学意义首先在于防止微生物、真菌和藻类等的生长繁殖，其次在于防止表面污染，减少污染物对叶片光合作用和开关气孔的阻碍。这种由表面微纳结构产生的自清洁能力在动物中也同样存在，比如蝴蝶和蝉的翅膀。

通过模仿荷叶表面的微纳结构，人们可以制备多种材料的超疏水自清洁表面，在涂料和纺织领域都有应用，如外墙乳胶漆、卫生间防水漆、防水防污的织物等，都是利用了荷叶效应。