荷叶为什么不沾水？超高分辨率显微镜下，才知出淤泥而不染的原因

夏季是赏荷花的季节，现如今的荷花开得正艳，随便一拍都是风景。但是小小的荷花也有秘密，它们的秘密就是水滴永远也无法留在荷叶表面，这就是周敦颐在《爱莲说》所说的：出淤泥而不染。

虽然我们敬仰它们“出淤泥而不染”的品质，但是对它们是怎么做到这一点却并不清楚，本文带你了解一下。

显微镜下的荷叶

如果你将荷叶放在超高分辨率显微镜下可以发现，荷叶表面存在着许多微小的乳突，平均每个乳突的大小为6-8微米，平均高度为11-13微米，乳突之间的间距为19-21微米。而每个乳突上面又分布着许多直径只有200纳米的乳突。更为重要的是，乳突上还有一层蜡质物体，这些蜡质物体本来就具有疏水性。

荷叶上面是多重纳米和微米级的超微结构，并且是多重凸出，每个乳突与凸起在荷叶表面上形成了一个又一个的“小山包”，小山包的底部充满着空气，这样就使得叶子表面有一层只有纳米厚的空气膜。

当小水滴落在叶面上时，此时小水滴就会因为叶片空气的张力而凝结成圆圆的雨滴，然后再落下去。达到“出淤泥而不染”的目的，这也被称之为“荷叶效应”。

事实上，除了荷叶之外，还有许多水生植物也存在着“荷叶效应”，比如：睡莲、王莲等，那么问题来了，它们究竟遇到了哪些压力，为什么要不约而同演化出“疏水”结构呢？

荷花为什么要出淤泥而不染？

荷花之所以要出淤泥而不染，其实是为了生存。

在种植莲藕时，当地农民会将一节节莲藕埋藏于水塘底部，当环境适宜时，莲藕就会长出细小的莲鞭。

莲鞭并不是莲藕，它们相当于荷花的走茎，长出一节莲鞭后，莲鞭节上就有一个芽，能够长出一个荷叶，如果荷叶是浮叶，也就是荷叶漂浮在水面上，那么该莲鞭就不会发育出花芽。

但如果荷叶是挺叶，也就是挺在水面上，那么在叶子旁边就会有一个花芽，未来能够开出一朵花。

等到秋季时，气温变得不再适宜荷花生长，此时莲鞭就会长出终止叶，并不再生长，而地下根茎为了来年繁衍，会生长出膨大的莲藕。

一些插画家对荷花和莲藕了解地没那么清楚，在画图时，就会误将荷花底部的根茎画成莲藕，但其实它们是又细又长的莲鞭，等到荷花谢了之后，莲藕才会开始生长，这图的错误还在于，前面莲花还没凋谢，后面的莲蓬已经长出来了。

由于荷花的地下根茎深藏于荷塘底部，在积水环境下，莲鞭和莲藕难以呼吸，此时它们就需要通过叶片来进行呼吸。为了保证地下根茎的呼吸，需要荷叶表面保持干净，如果有灰尘或者泥土阻挡了呼吸孔，将会影响地下根茎的呼吸，所以才演化出了疏水方式。

荷叶效应的应用

由于荷叶能够出淤泥而不染，同时又可以让水带走表面的灰尘，又不会弄湿自己，所以现如今人们根据荷叶的原理，开发出了许多产品。比如：疏水油漆，这种油漆采用纳米级材料制作，涂在建筑物表面时，不仅不会被雨水打湿，反而还能够让雨水带走表面的灰尘，达到自清洁效应，减少了人工打扫环境的成本。

我国科学家们将“荷叶效应”原理应用在了衣服材质上，制作出了一件既防水又防污的衣服，即使是将酱油倒在衣服上，衣服也不会被弄脏。

当然了，以上只是荷叶效应应用的一小部分案例而已，目前荷叶效应应用的范围非常广泛，并且人们还在利用这一原理开发新产品。

总结

荷叶之所以不沾水，是因为它表面存在着大量的微米甚至纳米级的乳突，能够在叶片表面形成一层薄薄的空气膜，并利用空气的张力排斥水滴，从而达到了“出淤泥而不染”的效果，当下次再看到荷花时，我们就能向身边的朋友解释“出淤泥而不染”的科学原理了。