神奇的自清洁材料
由津
相信很多人都看到过这种现象:早晨,树叶上的露珠是一个个小圆球,它们不会粘在树叶上,只要树叶轻轻一动,它们就会滚落到地面,树叶表面几乎不留下任何痕迹。在池塘里的荷叶上,这种情况更常见。所以,人们把这种现象叫作“荷叶效应”,如图1所示:
除了树叶上的露珠外,人们还发现:把水银滴在玻璃上,同样会出现这种情形。
“荷叶效应”很早就引起了人们的兴趣,人们想,如果能模仿树叶的这种功能,研制出类似的材料,刷在建筑物的外表,这样油污、污渍等就不能黏附在建筑物上了。即使偶尔有少数污染物黏附在上面,但受到雨水冲刷、刮风等作用,也很容易掉落下去,這样建筑物就能始终保持清洁了!
所以,人们把这种神奇的材料叫作“自清洁材料”。
20世纪70年代,德国波恩大学的植物学家巴特洛特研究了“荷叶效应”。他发现,“荷叶效应”和三个因素有关:固体的表面张力、液体的表面张力、固体和液体之间的界面张力。总起来说,固体的表面张力越小、液体的表面张力越大,“荷叶效应”越明显,如图2所示:
材料的表面张力和它的分子(或原子)间的作用力有关:分子(或原子)间的作用力越大,表面张力越大。
所以,要研制自清洁材料,就要选择表面张力小的材料。一般来说,有机物的表面张力比较小,适合制造自清洁材料。
另外,人们还发现,树叶表面的微观结构也是产生“荷叶效应”的一个重要原因。科学家用电子显微镜观察了树叶,发现它的结构很特殊:表面有一层茸毛,茸毛由比较粗的“树干”和比较细的“树枝”组成,它们把水滴架了起来,如图3所示:
这样,利用这两种方法,科学家研制出了神奇的自清洁材料。
1. 建筑
很多人都看到过清洁工清洗高楼大厦的情景——他们用绳索捆住自己的腰,悬吊在半空中,异常艰难地工作。无疑,这项工作充满了危险;同时,由于腿和腰都无法用力,所以整个清洗过程特别吃力。有了自清洁材料后,这个问题就解决了。
2. 服装
近几年,很多人可能已经发现:有的衣服沾上水后,水并不会渗透进去,而是在衣服表面形成一个个小水滴,只要用手轻轻一拍,它们就会滚落下去。其实,这种衣服的表面就有一层自清洁材料。
3. “不粘锅”
自清洁材料另一个典型的应用就是“不粘锅”。用这种锅做饭时,饭、菜、肉都不容易粘在锅底,很容易清洗。原因是这种锅的锅底涂抹了一层很薄的自清洁材料。由于自清洁材料是由有机物制造的,比较软,所以这种锅都配有专门的铲子,一般也是有机物制造的,比如塑料或木制的。而不能用铁铲,因为它会破坏那层自清洁材料,使“不粘锅”失效!
(编辑 文 墨)
神奇的自清洁材料
本文2022-11-07 20:17:54发表“文化教育”栏目。
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