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德国波恩大学BerthlottW和NeinhuisC等利用扫描电镜研究了荷叶表面的结构形态。荷叶表面由具有微米乳突结构的表皮细胞构成,乳突的平均直径为5～15微米,高为1~20微米,荷叶表面细胞外层覆盖了一层纳米级蜡晶,蜡晶的直径为50～70。正是由于具有微米和纳米双重结构,水在荷叶表面的接触角为(±2.7)°，滚动角为2°。如下图
由于上述结构形成了极其粗糙的超疏水层,在荷叶表皮层上的微尘,其尺寸一般比表皮蜡晶体微结构大,所以只在表面乳突的顶部。当水滴在其上面滚动时,微尘就粘在水珠的表面。微尘和水珠的黏合力比它们与荷叶表面的黏合力大。所以微尘能被水珠卷走,荷叶的这种自清洁性能称为“荷叶效应“。
根据“荷叶效应”的水滴不会自动扩展,而是保持球体状。我们可以采用纳米银、纳米碳酸钙、纳米硅等制作具有荷叶效应的拒水剂。
在基质的表面使用一CF3基团所合成的化合物,能够达到6.7mN/m(薄膜上)低表面能,这是迄今能达到的最低水平,水在其表面的接触角仅为°。