【趣味科普】第三期：超疏水918博天堂，出淤泥而不染
时间：2020-10-16 来源：
在中国古诗词中，文人墨客常用珠玑妙语来形容一些神奇而美好的事物，比如：
“出淤泥而不染”“攀荷弄其珠,荡漾不成圆”“叶上初阳干宿雨，水面清圆，一一风荷举”……讲得是荷花的高洁姿态。生活中，我们也常观察到，雨滴打在荷叶上，犹如“大珠小珠落玉盘”。那么，荷叶究竟为何能够有这种神奇的特性呢？
人们很早就知道，水滴很难在荷叶表面停留，雨滴落下来，很快就会从荷叶表面滚落，并带走荷叶表面的尘土和杂物，因此，荷叶总是能保持干净整洁，做到“出淤泥而不染”。其实，除了荷叶，还有许多生物也具备这一神奇属性：
水稻叶片也存在这种滚动各向异性，当水滴落在水稻叶片上时，就会看到水滴从平行叶边缘的方向流动。
蝉翼虽薄，却也不会被雨水浸湿，雨过天晴，蝉又能展翅高飞。
“趴”在水面上的水黾，用腿一蹬就能在水面划出一道波痕……
这些大自然的神奇现象，困惑了人们很多年，直到1999年，Barthlott和Neihuis最早对这一现象进行了解释：这种自清洁的特征，是由于粗糙表面上的微米结构的乳突，以及表面蜡状物的存在共通引起的，乳突的平均直径为5~9um。也就是说，这些物体表面通常有微米级别的粗糙结构，并且存在蜡状物质。这二者使得具有较好的疏水性，使得荷叶能够出淤泥而不染，表面大珠小珠落玉盘。
正是从这些现象中，科学家得到启迪，发现了一种特殊的918博天堂——疏水918博天堂。
此后，人们对疏水918博天堂逐步有了更多认识。
怎么理解超疏水918博天堂呢？当一滴水落在固体表面时，会形成不同的形貌，与固体表面形成的角度θ称为接触角。
所谓接触角，就是沿着气、液、固三相交点处，画一条气-液界面的那条切线，这条切线与交界线之间的夹角θ。
接触角的范围在0°和180°之间。
接触角示意图
亲水、疏水接触角示意图
早期的方法，主要是一些化学方法，当然科学家并不是采用“蜡质”918博天堂，而是选择了效果更好的含“氟”物质，在所需的表面形成“氟”涂层。
到后期，很多微观表面处理技术得到发展，科学家开始主动制造粗糙结构，自然界荷叶表面的粗糙结构都是微米级别，而现在的技术已经能实现制造更小的（纳米级别）粗糙结构。
由于超疏水918博天堂的特性，能够实现“滴水不沾”，具备防水、防冰、防雾、自清洁的特性，因此其运用范围也很广，从航空航天领域，到日常生活，都能看到超疏水918博天堂的身影。比如在飞行器表面，使用超疏水涂层，就能防止水滴残留，从而不会形成大面积结冰，保障飞行性能，避免空难发生。
在日常生活中，使用超疏水918博天堂做成的户外服，下雨也不会淋湿，能够实现“自清洁”。使用了超疏水涂层的酸奶盖，可以让你“舔盖”的尴尬。
古诗词里，有“出淤泥而不染”的美好品质；中国功夫里，有“轻功水上漂”的武功绝技；
而在科学的世界里，有超疏水918博天堂，演绎着“我虐水滴千百遍，水滴待我如初恋”的神奇故事。
参考文献：[1]Barthlott,Neinhuis.Purity of the sacred lotus, or escape from contamination in biological surfaces。Planta 1997, 202 (1), 1-8
[2]刘成宝,李敏佳,刘晓杰,陈志刚.超疏水918博天堂的研究进展[J]。苏州科技大学学报(自然科学版),2018,35(04)
[3]王奔,念敬妍, 铁璐.稳定超疏水性表面的理论进展[J]。物理学报,2013,62 (14) :1-15
