荷叶为什么“出淤泥而不染”？

　　“予独爱莲之出淤泥而不染”是北宋理学家周敦颐《爱莲说》中的名句，用来歌颂莲的洁身自好，不同流合污的高尚品格。可老先生不会想到，他的这句趁兴之作竟然在千年之后，揭示出了一种神奇的自然生物现象。

　　那么，荷叶为什么能出淤泥而不染呢？

　　荷叶的表面看似青翠光滑，但我们用手摸就会发现叶面粗糙不平，细看还分布有很多的小绒毛。当这些绒毛暴露在显微镜下时，我们就会看到碧绿的叶片上布满了密密麻麻的微小的球形疙瘩，学名为乳突。这些乳突是微米级的，比我们的头发还要细三四倍。更神奇的是，在每个乳突上面竟然还分布着更多极其微小的疙瘩，而这些疙瘩是纳米级的。这些大小突起的疙瘩上积聚了植物蜡晶体，突起之间的缝隙又被空气填满，纵横交错，形成空气垫。所以水落在荷叶上，就会被空气垫隔开，不会在荷叶表面摊开浸润；而是像水滴被托举起来，形成了水珠。这种自然现象也被称为“荷叶效应”。

　　“荷叶效应”是在上世纪70 年代，德国植物学家威廉·巴特洛特在研究植物叶子表面时所发现的。表面光滑的叶子总会容易堆积灰尘污垢，但表面粗糙的叶子往往很干净，比如荷叶。在理论上，荷叶的基本化学成分是多糖类的碳水化合物，在自然环境中应该很容易吸附水分或污渍。但因为荷叶叶面具有极强的拒水性，洒落在叶面上的水会自动聚集成水珠，当水面与叶面的接触角度大于140 度，水珠就会滚离叶面，落入水中；水珠的滚动会把落在叶面上的尘土污泥粘吸滚出叶面，使得叶面始终皎洁无暇。这使得荷叶不仅出淤泥而不染，而且下雨也不会弄湿自己，反而会越干净，仿佛自带清洁功能。

　　这种拒水性是自然界的“高科技”，利用的是纳米效应，加上植物蜡的保护功能，两者结合形成了纯天然的超疏水材料。每当大雨倾盆，荷叶就会发挥超输水功能，不受雨水的摧残，防止漂浮在大气中的有害细菌和真菌侵害；也有利于叶面吸收阳光，增加植物的光合作用。

　　研究表明，这种具有自洁效应的表面——超微纳米结构形貌，不止存在于荷叶这样的天南星植物中，也存在于一些动物中。小小的水蝇，栖息在溪流或者海边，它们可以浮在水面，有“轻功水上漂” 之能；下雨时，还能不被冲走，功劳也源自它们身上那几条“大长腿”。水蝇的腿部有数千根同一方向排列的多层微米尺寸的刚毛，刚毛表面形成螺旋状纳米结构的沟槽，将空气有效地吸附其中，形成一层稳定的空气膜。空气膜阻碍了水对水蝇的浸润，让“大长腿”支撑起15 倍于身体的重量，也不影响它在水面上自由地穿梭滑行。蚊子和蜻蜓在水面上行走，不留下涟漪，也是同理。还有壁虎可以吸附墙面垂直爬行，蝴蝶可以在雨中翩翩起舞，都是因为它们自身拥有天然的超疏水材料。

　　大自然拥有如此智慧，人类也能学得一二。科学家们利用生物仿生学，制备出各类超输水材料的仿生“神器”。如网上流行的防泼溅的衣服，避免被泼水弄脏；用于排风扇、抽油烟机的表面，可以免予油污，保持其洁净。而超疏水涂料无色无味、无毒、无污染，加上其超强的疏水性和自洁性被广泛应用，也成为了保护建筑物，对抗酸雨的最强盾牌。可以预见，将来会有越来越多“荷叶效应”的产品出现，更好地方便我们的生活。