德国波恩大学近日发布公报称,其科研团队成功揭示了人厌槐叶萍(Salvinia molesta)的“超级疏水性”机制。这种水生植物叶片表面具有独特的微结构,使其在水下形成稳定的空气膜,从而避免被水浸湿。该发现为仿生涂层设计提供了新思路,有望在船舶减阻、节能等领域实现应用。
人厌槐叶萍是一种浮水性蕨类植物,其叶片表面覆盖着大量丛生的放射状微茸毛。研究发现,这些茸毛的尖端具有亲水性,能够锁定水分子,从而在叶片与水体之间形成一层稳定的空气膜。这种结构使得植物即使被完全浸入水中,取出后水珠也会迅速滑落,叶片保持干燥。材料学中将这种特性称为“超级疏水性”。
波恩大学植物多样性研究所的研究人员通过高分辨率显微镜观察,发现微茸毛的尖端直径仅为数微米,其亲水特性与茸毛基部的疏水表面形成协同作用,共同维持了空气膜的稳定性。这一机制与传统的“荷叶效应”不同,后者依赖表面蜡质层和微纳结构实现疏水,而人厌槐叶萍则通过“亲水尖端锁定水分子”的方式保护空气层。
研究人员指出,模仿人厌槐叶萍的表面结构制造新型涂层具有广阔的应用前景。以船舶运输为例,目前船体与水的摩擦消耗了超过一半的驱动能量。若能在船体表面应用仿生涂层形成空气膜,摩擦阻力可降低约10%,从而显著节省燃油。此外,该技术还可用于开发速干浴衣、防污材料等。
相关研究成果已发表于国际权威期刊《先进材料》(Advanced Materials)。