Lotus mevsimi boyunca bu sırları anlamalısınız
Sonunda arkadaşlarıma tekrar hava atabilirim.
Yaz ortası mevsimi, nilüferin en güzel çiçek açtığı zamandır. Kırmızı çiçeklerin ve yeşil yaprakların süslemesinin altına yaz, bir miktar serinlik katmış gibi görünüyor. Ne zaman nilüfer hakkında konuşsanız, aklınıza Zhou Dunyi'nin "Ailian Shuo" yazısını "Silt olmadan seviyorum ama lekelemiyorum, ama açık ama iblis değil." Antik çağlardan beri "Lotus", edebiyatçılar ve şairler tarafından her zaman övgü konusu olmuştur ve "asalet" in sembolüdür. Ama nilüfer neden alüvyondan çıkıp onu lekeleyemez? Bu, lotusun "kendi kendini temizleme" ve "ıslatmama" özellikleriyle ilgilidir.
Lotus etkisi
Lotus yapraklarını dikkatlice gözlemlerseniz, lotus yapraklarının her zaman temiz olduğunu göreceksiniz, sanki hiç toz kalmamış gibi. Bunun nedeni lotus yaprağının yüzeyindeki özel yapının kendi kendini temizleme işlevi, yani lotus yaprağının "kendi kendini temizleme" özelliğidir. Ek olarak, sık sık şöyle sahneler görüyoruz: Su lotus yaprağına düştüğünde, su tamamen dağılmaz, lotus yaprağı üzerinde damla şeklinde kalır ve yaprak yüzeyi hafif eğimli olduğu sürece su damlaları olacaktır. Yaprak yüzeyinden uzaklaşın. Bu, lotus yaprağının "ıslatmayan" özelliğidir. Lotus yaprağının "kendi kendini temizleme" ve "ıslatmama" özelliklerine topluca "lotus etkisi" adı verilir. Bu konsept ilk olarak Almanya'daki Bonn Üniversitesi'nde botanikçi olan Bartlett tarafından önerildi.
Lotus yaprağı
Aslında lotus yaprağının "ıslanmaz" özelliğine "süper hidrofobik" de denir. Peki, "süperhidrofobik" kavramı nasıl tanımlanır? "Süperhidrofobik" kavramını açıklığa kavuşturmadan önce, öncelikle yüzey kimyası-temas açısındaki bir kavramı anlamalıyız. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, temas açısı, "sıvı-katı" arayüzünün yatay çizgisi ile sıvının içinden geçen "gaz-sıvı" arayüzünün teğeti arasındaki P açısına karşılık gelir. Bu konsept ile sıvıların katılara ıslanmasını rahatlıkla ifade edebiliriz.
Geleneksel olarak, < 90 ° sıcaklıkta sıvının katıyı ıslatabileceğini söylüyoruz Bu sırada sıvı tamamen genleşir ve katı yüzeyi kaplar. Su, = 0 olduğunda, temiz bir cam yüzey üzerinde bile camı ıslatabilir. Ne zaman > 90 ° 'de sıvı katıyı ıslatamaz Bu sırada sıvı katı yüzeyde küresel bir şekle büzülür. Su, parafini ıslatamaz, bu nedenle "küresel bir şekil" sergiler. Su ile temas açısı > 150 ° 'de katı yüzey "süper hidrofobik" özelliklere sahiptir. Meslekten olmayanın terimleriyle, bu tür katı yüzeyin güçlü bir su itme yeteneğine sahip olduğunu düşünebiliriz. Lotus yaprağının yüzeyine ek olarak taro yaprakları, muz yaprakları, yunuslar ve köpek balıklarının yüzeyleri de "süper hidrofobik" özellikler sergiler.
Muz yaprağı
Lotus yaprağının mikro yapısı
Birçok bilimsel araştırma, yapının genellikle özellikleri belirlediğini göstermektedir. O zaman kesinlikle soracaksınız: "Lotus yaprağının özelliklerinin yapısıyla bir ilgisi var mı?" Cevap evet. Elektron mikroskobunun gelişimi, bilimsel araştırmalarımıza daha fazla olasılık getirdi ve aynı zamanda lotus yaprağının mikro yapısını gözlemlememize izin verdi. Elektron mikroskobunun görüntüleme sonuçları sayesinde, lotus yaprağının yüzeyinde çok sayıda çıkıntılı "küçük tepe" olduğunu açıkça görebiliriz (bu tür yapıya "papilla" denir). Bu papillaların boyutu genellikle yaklaşık 10 mikrondur ve bu papillaların ortalama aralığı yaklaşık 12 mikrondur. Bu papiller, çapı yaklaşık 100 nanometre olan birçok nano balmumu kristalinden oluşur. Lotus yaprağının yüzeyinde karmaşık "mikro-nano" ikili yapılar olduğu ve lotus yaprağını "süper hidrofobik" ve "kendi kendini temizleyen" ikili özelliklerine sahip yapan bu yapılar olduğu görülmektedir.
Lotus yaprağının yüzeyindeki balmumu, hidrofobikliğin temel nedenidir Balmumu kristalinin kimyasal yapısı hidrofobik olduğundan, su böyle bir yüzeyle temas ettiğinde "küresel" su damlacıkları oluşturacaktır. "Süper hidrofobik" özellikler. Lotus yaprağının yüzeyinde oluşan birçok papilla vardır ve aralıklar çok küçüktür, bu nedenle papiller arasında birçok çöküntü olacaktır. Bu girintili kısımlar hava ile doldurulur, böylece yaprak yüzeyine yakın yerde çok ince nano seviyede bir hava tabakası oluşur. Yaprakların üzerine düşen toz ve su damlacıklarının boyutu bu hava tabakasından çok daha büyüktür. Yani bu maddeler yaprak yüzeyine düştüğünde, yaprak yüzeyindeki "küçük tepenin" tepesi ile sadece birkaç temas noktası oluşturabilir ve lotus yaprağının yüzeyini ıslatamaz. Su damlacıkları, kendi yüzey gerilimlerinin etkisi altında bir "küre" oluştururlar ve yuvarlanma sırasında tozu ve diğer yabancı maddeleri emer ve sonunda yaprak yüzeyinden dışarı doğru yuvarlanır.Nilüfer yaprağının "kendi kendini temizleme" özelliklerine sahip olmasının nedeni budur.
Lotus yaprağından biyonik teknolojiye
Doğadaki biyoloji, uzun bir evrim sürecinden geçmiştir.Malzemelerin doğal seçimi altında, organizmaların yapısı ve işlevi uzun vadeli tarama, geliştirme ve optimizasyona uğramıştır ve son derece yüksek etkinliğe sahiptir. Akıllı insanlar kesinlikle doğadan "öğrenme" fırsatını bırakmayacaklar ve "biyonik teknoloji" ortaya çıktı. Biyonik, doğadaki organizmaların yapısını, işlevini ve yaşam tarzını inceleyen ve taklit eden sistematik bir bilimdir. İnsanların karşılaştığı bilimsel ve teknolojik sorunları çözmek için organizmaların yapısını, işlevini ve davranışını modern mühendislik sistemlerine ve teknik tasarıma uygular. Biyonik, doğal modellerin basit bir kopyası değil, doğadaki canlıların anlayış, yüceltme ve yenilikçi değerinin "yeniden şekillenmesi" dir.
Peki, nilüfer yaprağının yapısını biyonik teknolojiye uygulamaya ne dersiniz? Bir nilüfer yaprağı etkisine sahip olsak, tembel insanların refahı orada olur mu? (Annemin artık kıyafetlerimin kirlenmesi konusunda endişelenmesine gerek yok) Ayrıca, arabanın yüzeyine nilüfer yaprağına benzer bir kaplama uygulanırsa, araba yıkama dükkanı sahibi süresiz olarak kapanır mı? Bu fikirler saçma görünebilir, ancak teknik destek aldılar. İngiliz "Daily Mail" raporuna göre, Avustralya'nın Melbourne kentinde bulunan bir giyim teknolojisi markası olan Threadsmiths, The Cavalier adlı özel bir tişört icat etti.
Geleneksel tişörtler gibi, bunlar% 100 pamuktur ve özel özellikleri, çoğu sıvı ve lekenin içeri girmesini etkili bir şekilde önleyebilmeleridir. Bu giysilere su dökün ve kuru kalmaya devam edecekler. Üzerine kola veya diğer içecekleri dökün ve renkli sıvı boncuklar oluşturacak ve ondan yuvarlanacaktır. Yüksek basınçlı su tabancası ile püskürtülse bile giysiler kuru kalıyordu. Lotus yaprağı etkisini anlamayan insanlar bunun sihirli bir numara olduğunu düşünebilirler, ancak bir önceki makaleyi okuduktan sonra gizemi anlayabilirsiniz. Threadsmiths'in resmi web sitesi de "ilhamlarının nilüfer yapraklarından geldiğini" söyleyen bir bildiri yayınladı.
Birkaç gün önce, Amerika Birleşik Devletleri'nden Ultra-Ever Dry ve Japonya'dan Nissan, otomobillere kendi kendini temizleme teknolojisinin uygulanmasında başı çekti. Ultra-Ever Dry, süper hidrofobik ve kendi kendini temizleme özelliklerine sahip nano dereceli bir malzemedir ve ihtiyaç duyduğumuz malzemeleri kaplamak için işlevsel bir kaplama olarak kullanılabilir. Japonya Nissan Co., bu malzemeyi arabanın yüzeyine uyguladı ve kendi kendini temizleme işlevine sahip ilk arabayı başarıyla yaptı. Kendi kendini temizleme etkisini karşılaştırmak için Nissan, MVP modellerinden birinde basit bir test yaptı Not: Vücudun yarısına Ultra-Ever Dry malzeme püskürtüldü, diğer yarısına olduğu gibi bırakıldı ve ardından çamurlu bir yolda test edildi. Testte çamurun nano malzemelerle kaplanmış araç gövdesine düştüğü zaman çamur damlalarına dönüşüp aşağı doğru kayacağı görülebilmektedir.
Nihai sonuç, değiştirilmemiş gövdenin çamurla kaplı olduğunu ve nanomalzemeler ile kaplanmış gövdenin her zamanki kadar temiz olduğunu gösterdi. Ultra-Ever Dry malzemenin süper hidrofobik özelliklere ve kendi kendini temizleme özelliklerine sahip olmasının nedeni, lotus yaprağının yüzey yapısını simüle etmesidir. Bu malzeme arabanın yüzeyine kaplandıktan sonra, çamurun yüzeye temas etmemesi için lotus yaprağının yüzeyinde mastoid arasındaki çukurdaki hava tabakasına benzer ince bir hava tabakası oluşturulabilir. Kısacası, bu hava tabakası, nilüfer yaprağındaki mumsu papilla ile aynı etkiye sahip olan, su damlacıkları gibi yabancı maddelerin nesnenin yüzeyine temas etmesini önleyen hidrofobik nano seviyeli bir tüy tabakasıdır. Kendi yüzey gerilimi nedeniyle, üzerine düşen su damlacıkları "küresel" görünür ve haddeleme işlemi sırasında kirleri emer ve nihayet kendi kendini temizleme işlevi için yüzeyden ayrılır.
Pencerenin sol tarafında hidrofobik kaplama kullanılmaz, sağda hidrofobik kaplama kullanılır
Lotus yaprağı etkisinin pek çok uygulaması var. Yukarıda bahsedilen biyonik teknoloji sadece buzdağının görünen kısmı.Yaşamla ilgili bazı uygulamaları seçtim ve yakın zamanda sizlerle paylaşmak için yayınladım. Ek olarak, lotus yaprağı etkisinin kimya endüstrisi, mimari kaplamalar, mutfak aletleri ve diğer alanlarda birçok uygulaması vardır. Teknolojinin gelişmesiyle lotus yaprağı etkisinin uygulama aralığının daha geniş olacağına inanmak için nedenler var.
Yazar: Meng Li
Bu makale orijinal Tadpole Stave'dir ve telif hakkı Tadpole Stave'ye aittir.Herhangi bir medya, web sitesi veya kişi izinsiz olarak yeniden basamaz, aksi takdirde ilgili yasal yükümlülükler yerine getirilecektir. Yeniden yazdırmak için lütfen yasal izin almak üzere adresini ziyaret edin.
