以上的片段展現了荷葉超卓的撥水性,但如果大家曾經觸摸荷葉的表面,就會發覺葉面其實並不算光滑。那為甚麼荷葉的撥水能力比其他植物的葉片更強呢?
片段中有利用光學顯微鏡拍攝的荷葉表面照片,原來葉面滿佈像「手指頭」的突起物(乳突),而那些「手指頭」非常微細,直徑大約只有10微米,比頭髮要幼很多。如果用電子顯微鏡再放大觀察,「手指頭」上面還有細至納米級的蠟質小管 (直徑約100 納米)。蠟質屬於疏水性,簡單來說即是不喜歡親近水。
荷葉表面電子顯微鏡影像(圖片鳴謝 Superhydrophobicity in Perfection: the Outstanding Properties of the Lotus LeafEnsikat, H. J.; Ditsche-Kuru, P.; Neinhuis, C.; Barthlott, W. Beilstein J. Nanotechnol. 2011, 2, 152–161. https://doi.org/10.3762/bjnano.2.19 )
當水接觸到荷葉表面,佈滿疏水性蠟質小管的「手指頭」,以及水的表面張力,不只令水無法滲入「手指頭」之間的微細罅隙,反而會令水聚合成圓渾的水珠。因為水珠和葉面的實際接觸面積非常小,形成較小的黏附力,所以令水好容易流走。水滴在一般紙張上並不會形成圓渾的水珠,而會停留在紙張表面並慢慢滲入紙張。
荷花生長於水流緩慢的河流和池塘,所以演化出超級撥水的葉片,減少水在葉面上積聚,水珠流走時亦可帶走葉面的污泥或塵埃,以免阻擋陽光及導致葉片腐爛。除了荷葉,蝴蝶的翅膀同樣擁有超卓的撥水性,其原理亦涉及凹凸不平的表面結構。蝴蝶翅膀上佈滿鱗片,而鱗片排列方式以及鱗片表面細至納米級的結構,讓蝴蝶翅膀能夠迅速把水滴排走,以免影響飛行,這特性在下雨時尤其重要。
生物為了適應環境,進化出不同的身體結構和能力,這正正成為我們研發新產品的靈感。荷葉效應也被應用在日常的撥水產品上,大家有沒有使用過這些產品呢?