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蓮花出淤泥而不染(蓮花出淤泥而不染濯清漣而不妖)

  • 生活
  • 2023-04-19 16:36

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

這段出自北宋文人周敦頤的代表作《愛蓮說》中的描寫,想必大家都耳熟能詳,尤其是其中的名句“出淤泥而不染,濯清漣而不妖”,更成為了贊美荷花的神來之筆被人們千古傳誦,甚至被廣泛用來歌頌不與世俗同流合污之士的高貴品格。

那你想知道荷花為什么能“出淤泥而不染”么?下面筆者就帶你來一探究竟。

荷花的專屬清潔工——荷葉

荷花之所以能出淤泥而不染,荷葉扮演著重要的清潔工角色。這是因為荷葉表面具有超強的疏水能力,雨水打在荷葉上時,并不能沾在荷葉上攤成一片,而是凝聚成一個一個的小水珠,迅速在荷葉上滾落,同時帶走了荷葉表面上沾染的淤泥灰塵等污垢,使得荷花終其一生都能皎潔無暇。

那你一定會問,為什么荷葉具有這種神奇的能力呢?下面筆者就借助掃描電子顯微鏡(ScanningElectronMicroscope,SEM)帶你走進荷葉的微觀世界,看看里面隱藏著什么玄機。

(以下內容請密集恐懼癥者認真觀看)

什么結構有超強排水能力

當我們利用掃描電子顯微鏡把荷葉放大500倍時,奇跡出現了,原本青翠光滑的荷葉不復存在,取而代之的是表面星羅棋布地排列著的一個一個的近似球形的疙瘩,學名乳突。

我們可以大致看到每個乳突的尺寸是10μm(微米)左右。10微米是個什么概念呢?這么說吧,我們的頭發絲的直徑大概是40到50微米之間,所以每個乳突比我們的頭發絲還要細個三四倍。而我們人眼最小能看到30微米的物體,所以即便你擁有一雙慧眼,能把這世界看得清清楚楚明明白白真真切切,也絕看不到荷葉表面分布的這些乳突。不過此時我們應該慶幸人類的眼睛不是顯微鏡,我們才能在泛舟西湖時領略“接天蓮葉無窮碧”,而不是烏漆嘛黑大疙瘩。

如果你以為荷葉表面的微觀世界就到此結束了,那你就圖樣圖森破了。

這看起來像珊瑚一樣的東西,就是上面的一個乳突放大之后的圖片,而此時顯微鏡的放大倍數已經達到了一萬倍。可以看出乳突上橫七豎八地分布著棒狀結構,每個棒的長度大概是1微米,直徑大概是0.1微米。到目前為止,或許你才可以自豪地說已經把一片荷葉看個精光了。

而荷葉之所以具有超強的疏水能力,主要得益于它表面的這種微觀結構。

如果我們把每個乳突看成一座山峰,乳突與乳突之間就會形成山谷。只是這山峰和山谷的尺寸僅有10微米左右大小。而山谷中充滿了空氣,形成了大量的彼此相連的氣墊,和乳突形成的山峰一起托舉著水滴,使其不能在荷葉表面攤開浸潤,而是凝聚成一個一個的小水珠。此時,荷葉表面上如果有淤泥灰塵等污垢,就會黏在水珠上面,跟著水珠順著荷葉表面一起滑落下去。而在自然界,清理這些污垢的水源一場雨,或者是霧氣凝結成的水滴就已經足夠。

荷葉表面的乳突形成的山峰和山谷,以及荷葉上的水珠和水珠上粘黏的污垢。

荷葉上的水珠帶走荷葉表面的污垢工作模型

大自然的鬼斧神工打造了荷葉這樣有著超能力的生物,而人類也能夠從中學到很多。比如購物網站上就有利用荷葉效應制備的衣物,可以有效的避免衣物被飲料污水等液體弄臟,即使有粘性的污物附著也可以輕松用水沖洗干凈。

我們應該相信,隨著科技的發展,仿生超疏水材料一定會越來越多的走進我們的生活。這些材料可能應用在建筑表面,從此玻璃瓷磚都能一塵不染;可能應用在汽車表面,從此我們的車子就不需要因為沾染灰塵污垢而經常沖洗;也可能會做成帽子戴在我們的頭上,從此我們的腦袋就不會再進水……

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