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荷花是如何做到出淤泥而不染的?

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对于一个爱莲花,泥不染,涟涟涟涟涟,涟涟中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中中

周敦颐

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(来源:https://www.publicdomainpictures.net/en /)

北宋大文人周敦颐的代表作品《爱莲说》的描述,必须为大家所熟悉,尤其是着名的句子“泥未染,痰清,不恶”,它已成为莲花的赞美之神。历代以来,它被广泛用于唱出与世界不分享世俗的人的高尚品格。

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(来源:http://oa.zol.com.cn/640/6409838.html?tml=read和作者制作)

那么你想知道为什么莲花能“脱离泥土而不是染色”?作者将带您了解。

Lotus的独家清洁剂荷叶

荷叶作为清洁剂起着重要作用。这是因为荷叶表面具有超疏水性。当雨水冲击荷叶时,它不能散布在荷叶上,而是凝结成小水滴,迅速在荷叶上滚落。同时,它可以去除荷叶表面污染的污垢和其他污垢,使莲花在其余生中保持清洁无瑕。

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(来源:https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Flowing_water_in_lotus_leaf_Anigif.gif?uselang=zh-cn #filelinks)

那你必须问,为什么荷叶有这种神奇的能力?接下来,我将通过扫描电子显微镜(SEM)带您进入荷叶的微观世界,看看里面隐藏着什么神秘感。

(以下内容应由密集的恐惧症仔细观察)

什么结构具有优越的排水能力

当我们用扫描电子显微镜将荷叶放大500倍时,出现了奇迹。原始的绿色和光滑的荷叶不再存在。相反,荷叶的表面点缀有表面,大致呈球形。

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(来源:作者的照片)

参考图片右下角的比例尺,我们可以粗略地看到每个乳突的大小约为10微米(微米)。什么是10微米的概念?我们只说我们的头发直径约为40到50微米,因此每根桅杆比我们的头发薄三到四倍。而且我们的眼睛可以看到小到30微米的物体,所以即使你有一双醒目的眼睛,你也能清楚地看到世界,你永远不会看到荷叶表面的乳房。但是,此时我们应该感谢人眼不是显微镜。我们只能在西湖划船时体验“荷叶的无限”,而不是黑漆。

如果你认为荷叶表面的微观世界已经结束,那么你就会被打破。

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(来源:作者的照片)

这看起来像珊瑚,是上面乳腺增大的图片,显微镜的放大倍数达到了10,000倍。可以看出,在乳突上分布有杆状结构,每根杆的长度约为1微米,直径约为0.1微米。到目前为止,也许你可以自豪地说你看过一片荷叶。

荷叶具有优异疏水能力的原因主要是由于其表面的微观结构。

如果我们将每个乳突视为一座山,就会在乳突和乳突之间形成一个山谷。只有这个山峰和山谷的大小只有大约10微米。山谷充满了空气,形成了大量相互连接的气垫。它们与乳突形成的峰一起,保持水滴,使它们不会在荷叶表面扩散,而是一个接一个地凝结成小水滴。此时,如果荷叶表面有泥土和灰尘等污垢,它会粘在水滴上,水滴会沿着荷叶表面滑落。在自然界中,它足以清除这些污垢中的水分,或者它是由雾气凝结的水滴。

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图像:荷叶表面乳头形成的山峰和山谷,荷叶上的水滴和水滴上的粘性污垢(来源:参考文献[3])

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荷叶上的水滴带走了荷叶表面的污垢工作模型(来源:参考文献[3])

蝴蝶的翅膀与荷叶一样具有相同的效果

事实上,除了荷叶具有这种超疏水能力外,许多生物也拥有这种超强力量,如蝴蝶。

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(来源:https://www.veer.com/photo/142399348)

通过之前对荷叶的了解,了解蝴蝶要容易得多。例如,在河北,四川,云南和台湾的省份,绿带凤蝶广泛分布。它以鲜艳的绿色和鲜艳的色彩命名。

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(来源:https://www.veer.com/photo/142399348)

当我们用扫描电子显微镜观察机翼200次时,我们可以看到它的机翼实际上由规则排列的刻度组成,宽度约为50微米。

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(来源:参考文献[5]和作者的作品)

当进一步放大到1000倍时,可以看出每个标尺具有彼此平行的脊结构,并且名称是脊。

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(来源:参考文献[5]和作者的作品)

当放大到10000倍时,可以在平行脊之间进一步看到,不规则地排列成类似蜂窝状的凹坑结构,脊之间的距离约为1.8微米,并且蜂窝凹坑的尺寸大约为0.9微米。

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(来源:参考文献[5]和作者的作品)

类似于荷叶的超疏水原理,这些凹坑充满了大量的空气,这也形成了紧密排列的气垫。它与水脊一起保持水滴,使其不会渗入蝴蝶翅膀,因此蝴蝶可以在雨中。亦步亦趋。当《还珠格格》结束歌曲《雨蝶》唱歌时,“我飞向你,雨水轻轻地落下。”只是因为蝴蝶的翅膀没有被浸湿,它可以感受到雨的温柔。当蝴蝶翅膀表面上的鳞片被移除时,翅膀的超疏水性不再存在。

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(来源:参考文献[5]和作者的作品)

话虽如此,你必须想到另一种超级不锈的生物,甚至可以“减轻水”。是的,它是水獭(mǐn)广泛分布在中国的河流和湖泊,别名水蜘蛛,水蝎等。

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(来源:https://www.veer.com/photo/132327268)

水獭怎么能够在水面上飞行,甚至可以跳到空中捕捉食物?

答案隐藏在水獭的腿上。当水獭的腿伸大时,可以看出他的腿均匀地布置有长度约为20微米的刷毛。

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(来源:参考文献[6]和作者的作品)

进一步放大刷毛,可以看出刷毛上有螺旋形的纳米级凹坑。

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(来源:参考文献[2])

同样,空气有效地吸附在这些微米级刷毛和纳米级螺旋槽的间隙中,形成稳定的气垫,阻碍水渗入水蛭。