很久很久以來，優(yōu)化的自潔功能已在自然界存在，荷花葉子就是其中的代表。荷葉表面具有很好的憎水性，并實際上是不能潤濕的，它還是出淤泥而一塵不染。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，荷花葉子之所以具有以上性能，是因為葉子表面既憎水，又有一個顯微結(jié)構(gòu)。

荷葉自潔效應(yīng)：

v  荷葉的基本化學(xué)成分是葉綠素、纖維素、淀粉等多糖類的碳水化合物，有豐富的羥基OH-、氨基NH-等極性基團(tuán)，在自然環(huán)境中應(yīng)該很容易吸附水分或污漬。但荷葉葉面卻呈現(xiàn)具有極強的拒水性，灑在葉面上的水會自動聚集成水珠，水珠的滾動把落在葉面上的塵土污泥粘吸滾出葉面，使葉面始終保持干凈，這就是著名的“荷葉自潔效應(yīng)”。

荷葉的微觀結(jié)構(gòu)：

v  通過掃描電子顯微鏡圖像，可以清晰地看到，在荷葉葉面上存在著非常復(fù)雜的多重納米和微米級的超微結(jié)構(gòu)。荷葉葉面上布滿著一個挨一個隆起的“小山包”（每兩個小山包之間的距離約為20－40μm）在山包上面長滿了絨毛，在山包頂又長出了一個個饅頭狀的“碉堡”凸頂。整個表面被微小的蠟晶所覆蓋（大約200nm－2μm）。

因此，在“山包”間的凹陷部份充滿著空氣，這樣就在緊貼葉面上形成一層極薄、只有納米級厚的空氣層。這就使得在尺寸上遠(yuǎn)大于這種結(jié)構(gòu)的灰塵、雨水等降落在葉面上后，隔著一層極薄的空氣，只能同葉面上“山包”的凸頂形成幾個點接觸，由于空氣層、“山包”狀突起和蠟質(zhì)層的共同托持作用，使得水滴不能滲透，而能自由滾動。雨點在自身的表面張力作用下形成球狀，水球在滾動中吸附灰塵，并滾出葉面，這就是"荷葉效應(yīng)"能自潔葉面的奧妙所在。

荷葉表面的電鏡掃描圖：

表面潤濕原理：

v  當(dāng)雨滴接觸荷葉表面時，荷葉表面和雨滴同時被周圍的空氣所包圍。這樣就有三種物質(zhì)互相接觸，固體，液體和氣體。這三種物質(zhì)的邊界作用決定了水滴的形狀和液體如何在固體表面散開，也就是如何潤濕固體底面。對親水性的粗糙表面，越粗糙越易被潤濕，對疏水性表面，越粗糙越不易被潤濕。

v  粗糙的疏水表面使水不能進(jìn)入葉子內(nèi)部，僅在葉面形成水珠，水和葉子表面間的接觸面積只有2%～3%，從而降低兩者間的摩擦力，使水滴極易從葉面滾落而不沾污葉面，表現(xiàn)出良好自潔性。當(dāng)液面沾有塵埃等固體微粒時，塵埃能被水潤濕，沾污在水滴上，并隨水滴的滾落而被洗掉。即使是疏水性污垢，也由于其與葉面上凸起部分的接觸面積極小，使水和油污的黏著力大于葉面凸起部分上蠟晶與油污間的黏著力，而易于隨水滴的滾落而被洗去。

v  如果表面是光滑的，則灰塵微粒能夠更強地貼附在完全光滑的表面而不是水滴表面，滴落的水滴只是把它稍微推到一邊。但是，如果表面是粗糙的，則灰塵將會更好的貼附于水滴表面而不是粗糙表面，然后隨著水滴滾落。

荷葉效應(yīng)乳膠漆：

v  荷葉效應(yīng)乳膠漆就是能保持外墻面干燥清潔的一種建筑涂料，它是仿生學(xué)在建筑涂料中應(yīng)用的一個例子。

v  這種荷葉效應(yīng)乳膠漆采用具有持久憎水性的少乳化劑有機硅乳液等一些專門物質(zhì)，并形成一個納米級顯微結(jié)構(gòu)，從而使其涂膜具有類似荷花葉子的表面結(jié)構(gòu)，達(dá)到拒水保潔功能。

    荷葉                                                        荷葉效應(yīng)乳膠漆

荷葉效應(yīng)防水漆：

衛(wèi)生間是家庭中濕氣最重的區(qū)域，所以人們在天花板、墻壁和地面的處理上總是把防水放在第一位，瓷磚和鋁扣板的使用頻率最高。其實衛(wèi)生間的墻壁完全可以用防水漆來粉刷。采用荷葉表面技術(shù)，加強了防水透氣性，確保墻面不受水汽侵蝕漆膜的牢固性不僅抗得住衛(wèi)生間的潮氣，甚至能適用于建筑的外墻。

模擬荷葉制造憎水性膜：

這種膜能模擬荷葉，在表面上如有水，這些水就會聚成珠而滾掉，因此即使在下大雨時其表面也能保持干燥狀態(tài)。小水滴在滾動時還能將灰塵粒子集合在一起，因此表面有“自清洗”作用。這種膜可用普通氣溶膠噴涂到表面上。當(dāng)噴涂層的憎水作用被磨掉時，很容易進(jìn)行再次噴涂。