Эффект лотоса

Непростые отношения существуют между жидкостями и поверхностью твердого тела. Капли воды, например, «любят» ветровое стекло автомобиля и, скатываясь с него, оставляют на нем мокрые длинные полосы, а вот на поверхности капусты или лотоса оставить след им не удается.
«Взаимные чувства» материалов зависят от параметров явления смачивания и адгезии. Смачивание — явление, возникающее при соприкосновении жидкости с поверхностью твердого тела и являющееся результатом межмолекулярного взаимодействия в зоне этого контакта.
Поверхность цветков и листьев лотоса всегда чиста — капельки воды стекают с их водоотталкивающих покровов, одновременно смывая частицы пыли.

  Вода             стекло                 ртуть



Оказалось, вся поверхность листьев лотоса густо покрыта микропупырышками высотой около 10 мкм, а сами микропупырышки, в свою очередь, покрыты микроволокнами. Капля воды, попав на поверхность листа лотоса, похожую на массажную щетку, не проникает между пупырышками, так как этому мешает большое поверхностное натяжение жидкости. Ведь для того чтобы проникнуть между микропупырышками, капле надо увеличить свою поверхность, а это энергетически невыгодно. Чем больше коэффициент поверхностного натяжения жидкости, тем с большей силой пытается она минимизировать свою поверхность. Капля сворачивается в шарик, демонстрируя очень высокий краевой угол. Поверхность, аналогичная массажной микрощетке, уменьшает адгезию (прилипание) не только капель воды, но и любых частичек с размером более 10 мкм, так как они касаются такой поверхности лишь в нескольких точках. Поэтому частички грязи, оказавшиеся на поверхности лотоса, либо сами сваливаются с него, либо увлекаются скатывающимися каплями воды. Такое самоочищение называют эффектом лотоса. Похоже устроена поверхность крыльев бабочек и многих других насекомых.
Выведав у природы секреты, ученые смогли создать самоочищающиеся покрытия. Эффект лотоса используется для создания водоотталкивающих самоочищающихся покрытий и красок.

Вопросы и задания
1.    Чем объясняются явления смачивания и несмачивания? Воспользуйся рисунком для объяснения этого явления.
2.    Почему капельки жидкости в состоянии невесомости (когда на нее не действуют никакие внешние силы) принимают форму шара?
3.    Между микропупырышками поверхности   листа   находится   воздух. Уменьшает или увеличивает это силу адгезии между каплей и поверхностью листа и почему?
4.    Предложите какое-нибудь применение самоочищающейся микрокристаллической пленки.