荷葉“一塵不染”的秘密

①“出淤泥而不染，濯清漣而不妖”，荷花的圣潔已經(jīng)被人們稱頌了近千年之久。現(xiàn)在，科學(xué)家們終于發(fā)現(xiàn)了荷葉一塵不染的秘密。這一發(fā)現(xiàn)不但令人們感嘆大自然的精妙構(gòu)思，還給材料科學(xué)家?guī)韱l(fā)。一場自清潔材料的革命因此揭開了序幕，有望使人們擺脫污漬的煩惱。

②20世紀90年代，德國波恩大學(xué)的植物學(xué)家巴斯洛特首次發(fā)現(xiàn)并解釋了荷葉的自清潔效應(yīng)。他在用掃描電子顯微鏡觀察植物葉面時，為防止微小灰塵帶來的干擾，總是將葉面清洗干凈。但是，他發(fā)現(xiàn)有些植物幾乎總是保持一塵不染，荷葉就是其中杰出的代表。通過掃描電子顯微鏡，他發(fā)現(xiàn)荷葉表面分布著許多尺寸20～40微米的凸起結(jié)構(gòu)，而整個荷葉，包括這些凸起結(jié)構(gòu)的表面，又被更為微小的納米尺度的植物蠟的晶體所覆蓋。這種獨特的結(jié)構(gòu)就像是一片連綿不絕的長滿參天大樹的丘陵。

③植物表面的蠟本身具有疏水的功能，而表面微小的凸起結(jié)構(gòu)可以吸附空氣，這一層薄薄的“氣墊”可以托起落在表面上的水滴。由于水滴與荷葉表面的實際接觸面積非常小，因而水滴在荷葉上可以像小球一般自由滾動。同時，微小的凸起結(jié)構(gòu)也使得荷葉表面的灰塵和污物與葉面的接觸面積很小，這樣就減小了污物與荷葉之間的相互作用力。當(dāng)水滴在葉面上滾動時，污物就很容易黏附在水滴上，隨著水滴的滾動被帶走，因此荷葉在雨后顯得格外清爽潔凈。

④荷葉的超疏水性依賴于表面疏水的植物蠟和表面獨特的凸起結(jié)構(gòu)�？茖W(xué)家們對自然界中的其他生物比如芋頭葉、紫羅蘭等進行探索，發(fā)現(xiàn)許多植物葉面都有疏水的功能。水稻的葉子不但有疏水的功能，而且由于其微觀凸起平行于葉邊緣有序排列，還可以使水滴定向滾動。除此之外，鴨、鵝、部分水鳥的羽毛表面具有微小的條形結(jié)構(gòu)，這樣使得水更易于定向排除，自身不容易被沾濕。

⑤現(xiàn)在，科學(xué)家們在實驗室中可以用各種各樣的物理或者化學(xué)方法制造出類似荷葉結(jié)構(gòu)的自清潔表面。金屬、塑料、有機物等疏水物質(zhì)通過構(gòu)造微米或納米級別的復(fù)合表面結(jié)構(gòu)，就可以擁有自清潔的功能�？茖W(xué)家們以簡單的溶液成膜的方法，通過改變成膜物質(zhì)的組成或成膜條件，十分簡便地在普通塑料表面上構(gòu)筑了荷葉般的凸起結(jié)構(gòu)，賦予了塑料超疏水的功能。瑞士的一家公司則將納米顆粒黏結(jié)到織物纖維上，形成類似荷葉表面的粗糙凸起，可以使織物具有排斥咖啡、紅酒等污漬的能力。

⑥雖然目前投入到市場中的具有自清潔功能的商品并不多，但是我們已經(jīng)可以看到自清潔革命的一線曙光。除了自清潔之外，類似荷葉結(jié)構(gòu)的表面還有著更加廣泛的用途：把它應(yīng)用在衛(wèi)星天線上，可以防止因為積雪而造成信號變差；應(yīng)用于管道中，可以減少液體運輸中造成的損失；作為人體植入材料，可以防止因生物分子的沉積而造成血栓等問題。

⑦荷葉上的一滴水珠給予的啟發(fā)已經(jīng)可以解決這么多的難題，而這還遠不及大自然智慧的萬分之一。地球上的生物經(jīng)過億萬年的進化，每一種都有其值得讓人學(xué)習(xí)的獨到之處。研究生物給人類的啟示，逐漸成為新興的學(xué)科，即“仿生學(xué)”，也就是通過對生物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的研究來為工程技術(shù)提供新的設(shè)計思想和工作原理的科學(xué)。

⑧今后當(dāng)我們遇到困難的時候，也許大自然早就給我們準備好了答案。

18.閱讀第②-⑥段，說說作者是從哪些方面對荷葉的自清潔效應(yīng)進行說明的。（3分）

19.閱讀下面材料，借助文章中的相關(guān)知識，分析冰箱內(nèi)膽不結(jié)冰、不結(jié)霜的原因。（5分）

【材料】

冰箱（冰柜）內(nèi)膽表面凝聚冷凝水，結(jié)冰、結(jié)霜現(xiàn)象嚴重，使導(dǎo)熱率降低，不利于制冷并影響食物保存且耗費電能。將納米超疏水技術(shù)應(yīng)用于制冷領(lǐng)域中發(fā)現(xiàn)，采用超疏水內(nèi)膽，在內(nèi)膽上采用特殊工藝附上一層納米超疏水材料（這種材料類似荷葉表面的粗糙突起，并在其上面附著一層仿植物蠟），內(nèi)膽表面上的小水滴就會自動滑落不在內(nèi)膽上沉積，從而避免內(nèi)膽表面出現(xiàn)結(jié)霜、結(jié)冰現(xiàn)象。

參考答案：語文網(wǎng)

18.要點：作者是從荷葉獨特的結(jié)構(gòu)、清潔的原理和廣泛的用途（應(yīng)用）三個方面介紹了荷葉的自清潔效應(yīng)。(共3分。每個要點1分。)

19．示例：因為冰箱內(nèi)膽上采用了納米超疏水材料，這種材料表面獨特的凸起結(jié)構(gòu)可以吸附空氣，并托起落在內(nèi)膽表面上的水滴；另外，這種凸起結(jié)構(gòu)使水滴和內(nèi)膽的接觸面非常小，因而水滴在內(nèi)膽上可以自由滾動。又因為納米超疏水材料的表面有一層仿植物蠟，而這種蠟本身具有疏水的功能。所以冰箱內(nèi)膽不結(jié)冰、不結(jié)霜。（共5分。每個要點2分，表達1分）

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