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典型状态下荷叶润湿性差异及其机理分析

孙艳红  杨晓东  杨卓娟  王庆成  门玉琢  
【摘要】:为了研究荷叶不同状态下润湿性差异的成因与机理,通过对荷叶在鲜、老、病、枯4个典型状态下进行润湿性观察、与水接触角测量、扫描电镜观测,分析其表面微观形貌、化学蜡质含量等要素的变化规律,揭示润湿性差异的成因与机理。结果表明:鲜叶为微米级乳突和纳米级蜡质层覆盖的二元复合微观形貌,枯叶乳突和蜡质层稍有萎缩,但微观结构变化不显著;老叶微观形貌中出现了少许"板条"状突起和乳突、蜡质层共同构成其粗糙叶表结构;而病叶"乳突+蜡质层"的二元复合结构发生明显变化,呈现无序的线型纤维柱状网络结构。不同状态荷叶表面与水接触角测量结果显示,鲜、老、枯叶仍呈现疏水或超疏水状态,而病叶呈现亲水状态,润湿性能发生根本改变。荷叶表面蜡质含量在不同状态下也存在一定差异,老叶、枯叶蜡质含量与鲜叶接近,但疏水性皆低于鲜叶。研究表明荷叶不同状态下润湿性差异的成因在于其叶表微观形貌和化学蜡质含量发生改变造成的,从这2个因素对其疏水性的贡献率来比较,叶表微观形貌是决定其疏水程度的主因。研究结果为疏水表面仿生设计提供参考。

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