荷叶效应仿生材料课件
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苏教版-科学-二年级下册-《神奇的新材料》教学课件
新材料的广泛用途
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新材料的广泛用途
防水防 晒的木 塑栈道
新材料的广泛用途
安全的夹 层玻璃
新材料的广泛用途
雷达不易 发现的隐 形飞机
再见！
粉笔 勺子 蜡烛 少量水 纸杯 实验 材料
在蜡烛黑灰上滚水滴
实验 步骤
在蜡烛黑灰上滚水滴
1.用火要注意安全。
2.滴水时不要滴太多。
3.实验结束整理好桌面和实验器材。
实验 要求
新材料的广泛用途
水滴在荷叶上和黑灰上滚动时有什 么相同之处？
新材料的广泛用途
人类随着科技的发 展而发明纳米布料， 这种布料像荷叶表 面和蜡烛黑灰那样， 不沾水，不沾灰。
神奇的新材料
在荷叶上滚水滴 在蜡烛黑灰上滚水滴 新材料的广泛用途
在荷叶上滚水滴
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在荷叶上滚水滴
？ 通过观看视频，你有什么发现呢？
如果在荷叶上撒点粉笔灰，让水 滴在粉笔灰上来回滚动，会出现
什么现象呢？
在荷叶上滚水滴
在荷叶上撒点粉笔灰， 让水滴在粉笔灰上来 回滚动，观察现象。
在蜡烛黑灰上滚水滴
荷叶效应仿生材料
➢随时注意皮肤的保湿，增强皮肤的抵抗力，可选用清爽型、 亲水性护肤品
荷叶效应之隔离霜
•原理 •材料 •工艺
•采用具有持久憎水性的专门物质， 形成一 个纳米级显微结构， 从而使其涂膜具有类似 荷花叶子的表面结构
•主要：化妆级白油、聚二甲基硅氧烷PDMS •其它：纯水、二氧化钛白粉、植物油脂、复 合抗菌剂
•由于空气层山 包状突起和蜡质 层的共同托持作 用， 使得水滴不 能渗透，却能因 表面张力形成水 珠
荷叶效应
• 优点1：
• 1）粗糙的疏水表面使水不能进入叶子内部， 仅在叶面形成水珠， 水和叶子表面间的接触面积只有 2% ～ 3%，故能防水 • 2）灰尘会更好地贴附于水滴表面而不是粗糙表面， 然后随着 水滴滚落，达到清洁的目的
荷叶效应之隔离霜
•预期效果
•1
•2
•3
•具备普通隔 离霜的防晒， 防尘的优点
•拒水、透 气
•隔离皮肤 与外界不洁 环境
•防止尘土 堆积、细 菌滋生， 易于清洁
•拟解决的关键问题：
•参考文献：
•1、林宣益． 2005． 仿生学在建筑涂料中的应用荷叶效应 •漆． 上海涂料， 43( Z1) : 6 ～ 8 •2、马 立． 1996． 仿荷叶效应的防水透湿织物的研究． •科技，( 1) : 50 ～ 52 •3、姜淑慧.2013. 荷叶效应及其在仿生学上的应用. 生物学 •38：62~63
• 荷叶表面微观结构
•非常复杂的多重纳米和微米级的超微结构
•在荷叶叶面上布满着一个挨一个隆起的 “小山包”，它上面长满绒毛 •在山包 顶又长出了一个个馒头状的 碉堡 凸 顶， 整个表面被微小的蜡晶所覆盖
荷叶效应
•在尺寸上远大 于这种结构的灰 尘 雨水等降落在 叶面
荷叶效应之隔离霜
•原理 •材料 •工艺
•采用具有持久憎水性的专门物质， 形成一 个纳米级显微结构， 从而使其涂膜具有类似 荷花叶子的表面结构
•主要：化妆级白油、聚二甲基硅氧烷PDMS •其它：纯水、二氧化钛白粉、植物油脂、复 合抗菌剂
•由于空气层山 包状突起和蜡质 层的共同托持作 用， 使得水滴不 能渗透，却能因 表面张力形成水 珠
荷叶效应
• 优点1：
• 1）粗糙的疏水表面使水不能进入叶子内部， 仅在叶面形成水珠， 水和叶子表面间的接触面积只有 2% ～ 3%，故能防水 • 2）灰尘会更好地贴附于水滴表面而不是粗糙表面， 然后随着 水滴滚落，达到清洁的目的
荷叶效应之隔离霜
•预期效果
•1
•2
•3
•具备普通隔 离霜的防晒， 防尘的优点
•拒水、透 气
•隔离皮肤 与外界不洁 环境
•防止尘土 堆积、细 菌滋生， 易于清洁
•拟解决的关键问题：
•参考文献：
•1、林宣益． 2005． 仿生学在建筑涂料中的应用荷叶效应 •漆． 上海涂料， 43( Z1) : 6 ～ 8 •2、马 立． 1996． 仿荷叶效应的防水透湿织物的研究． •科技，( 1) : 50 ～ 52 •3、姜淑慧.2013. 荷叶效应及其在仿生学上的应用. 生物学 •38：62~63
• 荷叶表面微观结构
•非常复杂的多重纳米和微米级的超微结构
•在荷叶叶面上布满着一个挨一个隆起的 “小山包”，它上面长满绒毛 •在山包 顶又长出了一个个馒头状的 碉堡 凸 顶， 整个表面被微小的蜡晶所覆盖
荷叶效应
•在尺寸上远大 于这种结构的灰 尘 雨水等降落在 叶面
仿生智能材料
微米-纳米的分级复合 结构
仿生智能材料
2.1 自然界的几种生物体的表面
性能及其仿生纳米界面材料
在荷叶表面微米结构的乳突上还存在纳米结构， 这种微米结构与纳米结构相结合的阶层结构是引 起表面超疏水的根本原因，而且，如此所产生的 超疏水表面具有较大的接触角及较小的滚动角。 另外，在荷叶的下一层表面同样可以发现纳米结 构，它可以有效的阻止荷叶的下层被润湿。
2.1 自然界的几种生物体的表面
性能及其仿生纳米界面材料
2.1.1 植物叶表面的自清洁性
1、粗糙结构—荷叶效应
仿生智能材料
2.1 自然界的几种生物体的表面
性能及其仿生纳米界面材料
• 荷叶粗糙表面上有微米结 构的乳突，平均直径为59um，单个乳突又是由平 均直径约为124.3nm的纳 米结构分支组成，乳突之 间的表面同样存在纳米结 构。
动态色： 指那些可随周围环境及条件变化的颜色 变色龙、乌贼、章鱼等具有动态色
类水稻叶表面碳纳米管薄膜
仿生智能材料
2.1 自然界的几种生物体的表面
性能及其仿生纳米界面材料
•2.1.2昆虫翅膀表面的自清洁性
蝴蝶翅膀由微米尺寸的鳞片交叠 覆盖，每一个鳞片上分布有排列 整齐的纳米条带结构，每条带由 倾斜的周期性片层仿堆生智积能材而料成。
2.1 自然界的几种生物体的表面
性能及其仿生纳米界面材料
壁虎的每只脚底 长着大约50万根 极细的刚毛（长 100um)，刚毛末 端又有约400— 1000根更细小的 分支。
仿生智能材料
微米级阵列刚毛 单根刚毛 单根刚毛末端的放大
2.1 自然界的几种生物体的表面
性能及其仿生纳米界面材料
壁虎的脚底与物体表面之间的黏附力来自于 刚毛与物体表面分子之间的“范德华力”的累积（范 德华力是中性分子彼此距离很接近时，产生的一 种微弱的电磁引力）。
仿荷叶效应
仿荷叶效应是指模仿荷叶表面的微纳结构，制备出具有超疏水自清洁特性的表面。
这种表面具有抗污、抗油、自我清洁等特点，因此在涂料、纺织、医疗、纳米科技等领域有着广泛的应用前景。
具体来说，仿荷叶效应制备方法分为自上而下法和自下而上法。
自上而下法是指将宏观的物体通过光刻、切割、模板等方式制备出纳米级的材料，以制备出与荷叶表面具有相同结构的正向复制品。
自下而上法则是以原子、分子或者其他纳米级的原料为出发点，通过诸如化学沉积、自组装、溶胶-凝胶等方法，制造出想要的纳米结构或者器件。
应用方面，仿荷叶效应被广泛应用于各个领域。
在涂料和纺织领域，可以利用仿荷叶效应制备出具有超疏水自清洁特性的表面，从而提高产品的抗污、抗油性能和自清洁能力。
在医学领域，仿荷叶效应制备出的超疏水表面可以应用于手术器械、医用设备和人工心脏瓣膜等方面，以降低细菌感染和医疗环境中的细菌数量，提高医疗质量。
在纳米科技领域，仿荷叶效应被应用于制造出超疏水和超润湿的材料，用于水处理、油污污染治理和土壤污染等领域。
总的来说，仿荷叶效应制备出的超疏水自清洁表面在多个领域有着广泛的应用前景，可以带来诸多好处。
二年级下 3.神奇的新材料5 苏教版
做“蜡烛灰 上 滚 水 滴”实验
二年级下 3.神奇的新材料5 苏教版
zuò là zhú huī shàng gǔn shuǐ dī shí yàn
做“蜡烛灰 上 滚 水 滴”实验
shí yàn yào qiú
实验要求：
1.用火要注意安全 2.滴水时不要滴太多
二年级下 3.神奇的新材料5 苏教版
二年级下 3.神奇的新材料5 苏教版 二年级下 3.神奇的新材料5 苏教版
二年级下 3.神奇的新材料5 苏教版
kē jì gǎi biàn shēng huó
科技改 变 生 活
yǒu zì jìng zuò yòng de nà mǐ miàn liào
有 自 净 作 用 的纳米 面 料
二年级下 3.神奇的新材料5 苏教版
fáng shuǐ fáng shài de fù hé mù tóu
•
3.指纹作为契约文书的签署标志，具 有法律 的效力 。其在 契约文 书上的 运用， 既推动 了古代 契约制 度的发 展完善 ，又丰 富了中 国指纹 文化的 内容和 形式。 同时， 它也为 现代信 用制度 的发展 奠定了 基础。 每个人 都是独 特的， 从指纹 这里似 乎再次 得到了 印证
•
4.凡是创造之中都有欣赏，但是创造 却不仅 是欣赏 。创造 和欣赏 都要见 到一种 意境。 欣赏见 到意境 就止步 ，创造 却要再 进一步 ，把这 种意境 外射到 具体的 作品中 去。
zài hé yè shàng gǔn shuǐ dī 。
在 荷叶 上 滚 水 滴。
zài hé yè shàng dī yī liǎng dī shuǐ
1.在荷叶 上 滴一 两 滴 水，
qīng qīng huàng dòng shuǐ dī 。
二年级下 3.神奇的新材料5 苏教版
zuò là zhú huī shàng gǔn shuǐ dī shí yàn
做“蜡烛灰 上 滚 水 滴”实验
shí yàn yào qiú
实验要求：
1.用火要注意安全 2.滴水时不要滴太多
二年级下 3.神奇的新材料5 苏教版
二年级下 3.神奇的新材料5 苏教版 二年级下 3.神奇的新材料5 苏教版
二年级下 3.神奇的新材料5 苏教版
kē jì gǎi biàn shēng huó
科技改 变 生 活
yǒu zì jìng zuò yòng de nà mǐ miàn liào
有 自 净 作 用 的纳米 面 料
二年级下 3.神奇的新材料5 苏教版
fáng shuǐ fáng shài de fù hé mù tóu
•
3.指纹作为契约文书的签署标志，具 有法律 的效力 。其在 契约文 书上的 运用， 既推动 了古代 契约制 度的发 展完善 ，又丰 富了中 国指纹 文化的 内容和 形式。 同时， 它也为 现代信 用制度 的发展 奠定了 基础。 每个人 都是独 特的， 从指纹 这里似 乎再次 得到了 印证
•
4.凡是创造之中都有欣赏，但是创造 却不仅 是欣赏 。创造 和欣赏 都要见 到一种 意境。 欣赏见 到意境 就止步 ，创造 却要再 进一步 ，把这 种意境 外射到 具体的 作品中 去。
zài hé yè shàng gǔn shuǐ dī 。
在 荷叶 上 滚 水 滴。
zài hé yè shàng dī yī liǎng dī shuǐ
1.在荷叶 上 滴一 两 滴 水，
qīng qīng huàng dòng shuǐ dī 。
荷叶效应ppt
仿 生 荷 叶
4、荷叶玻璃
纳米荷叶玻璃看上去洁净、透明，与普通玻璃并无二致，但它的 安全性、自洁性、憎水性却是普通玻璃所无法比拟的。它的与众 脏物不会粘贴在表面，甚至是像蜂蜜、油等球形的粘稠 不同就在于那层高科技含量的“外衣”—纳米膜。这层膜使玻璃 液体滴在此种玻璃上，也会自动滚落或者可以用一点点水把它 宛如一张透明的荷叶，水滴其上，恰似雨打荷叶，瞬间滚落，不 清洗掉。这种玻璃的的用途非常广泛，因为易于清洗而且很容 留踪迹。 易干。可以用在建筑玻璃屋顶，生物技术，汽车的前玻璃窗， 荷叶玻璃这项技术基于自组织软涂层，在工业生产中被称为涂层 能量及环境工程以及其它的自动化应用领域中。 玻璃。此种玻璃是超拒水和自清洁的，具有相当好的物理化学稳 定性。涂层应是透明的，不透光的或是无色的。自组织软涂层具 有制造与荷叶类似表面的所有的成分，包括功能性涂料，微粒， 粘合剂以及运输媒质。可以应用我们早已熟知的技术，比如说用 屏幕或罗拉印刷技术，电子釉光技术和喷雾等。
仿 生 荷 叶
1、荷叶效应乳胶漆 • 荷叶效应乳胶漆就是能保持外墙面干燥清 洁的一种建筑涂料，它是仿生学在建筑涂 料中应用的一个例子。 • 这种荷叶效应乳胶漆采用具有持久憎水性 的少乳化剂有机硅乳液等一些专门物质， 并形成一个纳米级显微结构，从而使其涂 膜具有类似荷花叶子的表面结构，达到拒 水保洁功能。
仿 生 荷 叶
通过扫描电子显微镜图像，可以清晰地看到，在 荷叶叶面上存在着非常复杂的多重纳米和微米级 的超微结构。荷叶叶面上布满着一个挨一个隆起 的“小山包”（每两个小山包之间的距离约为20 －40μm）在山包上面长满了绒毛，在山包顶又 长出了一个个馒头状的“碉堡”凸顶。整个表面 被微小的蜡晶所覆盖（大约200nm－2μm）。
仿 生 荷 叶
荷叶效应仿生材料
电化学沉积法
总结词
电化学沉积法是一种利用电场作用将溶液中的金属离子还原成金属或合金沉积在电极表 面形成薄膜的方法，可以用于制备具有荷叶效应的仿生材料。
详细描述
电化学沉积法具有沉积速度快、可大面积制备、操作简单等优点。在制备荷叶效应仿生 材料时，可以通过调整电场强度、溶液浓度、沉积时间等参数，实现对薄膜成分、结构
总结词
仿生材料在许多领域都有广泛的应用前景。
详细描述
在航空航天领域，仿生材料可用于制造轻质、高强度的结构件；在医疗领域，仿生材料可用于制造人工关节、牙 齿等植入物；在环保领域，仿生材料可用于制造高效的水处理设备和防腐蚀材料；在军事领域，仿生材料可用于 制造隐形材料、高性能传感器等。
03
荷叶效应仿生材料的特 点
在医疗器械领域的应用
抗菌防霉
荷叶效应仿生材料应用于 医疗器械表面，可有效抗 菌防霉，降低感染风险。
生物相容性
荷叶效应仿生材料具有良 好的生物相容性，能够减 少人体对医疗器械的排异 反应。
耐磨耐腐蚀
荷叶效应仿生材料具有优 异的耐磨耐腐蚀性能，能 够提高医疗器械的使用寿 命。
在航空航天领域的应用
抗辐射和耐高温
05
荷叶效应仿生材料的应 用前景
在建筑领域的应用
防污自洁
荷叶效应仿生材料应用于建筑外 墙，可实现自清洁功能，有效降 低建筑清洁成本和维护难度。
节能保温
荷叶效应仿生材料能够调节建筑 表面温度，有效降低夏季室内温 度和冬季室内热量散失，提高建 筑节能性能。
抗紫外线
荷叶效应仿生材料具有抗紫外线 性能，能够保护建筑表面不受紫 外线侵蚀，延长建筑使用寿命。
提高安全性
荷叶效应仿生材料具有优异的抗辐射 和耐高温性能，能够满足航空航天领 域的高要求。
仿生界面材料
荷叶的表面(cultiule)具有 大小约5~15 m细微突起的 表皮细胞(epidermal cell) 表皮细胞上又覆盖着一层 直径约1nm的腊质结晶 (wax crystal) 蜡质结晶本身的化学结构 具有疏水性
以荷叶为例，水珠与叶面接
触的的面积大约只占总面积 的2～3%。
若将叶面倾斜，则水珠被迫 以滚动方式运动。滚动时， 会顺便吸附起叶面上的污泥 颗粒，一同滚出页面。
蝴蝶翅膀
蝴蝶翅膀是由微米尺寸 的鳞片交叠覆盖，每个鳞片 上又分布着排列整齐的纳米 条带结构，每个纳米条带由 倾斜的周期性片层堆积而成， 这种周期性排列的微观结构， 不仅使其具有自清洁性，而 且还会产生特殊的结构色。
玫瑰花瓣
玫瑰花瓣具有微米乳 突结构，同时具有纳米折 叠结构，这种微纳双层结 构使其具有高黏附力的超 疏水性。据此，我国学者 提出“Petal Effect”(花瓣效 应)。
达到清洁的效果
相形之下，在同样具有疏
水性的光滑表面。
水珠只会以滑动的方式 移动，並不会夹带灰尘离 开
因此不具有自洁的能力。
其它生物体表的界面行为
雁、鸭等动物羽毛 蝴蝶翅膀 玫瑰花瓣 壁虎脚掌 蜘蛛丝 甲虫背部
雁、鸭等动物羽毛
雁鸭的羽毛表面主要成 份亦为油脂类，而羽毛的层 状微结构中又藏有空气，所 以雁鸭即使在水中也不会弄 湿羽毛，不会造成其飞行时 的阻力，在空中飞翔时更可 以此来降低与空气间的摩擦 力，使飞行时更省力。
壁虎脚掌
壁虎的每只脚底大约有50 万根极细的软性刚毛，每根刚 毛末端又有约400根至1000根 更细小的纳米绒毛分支，这些 绒毛直径大约0.20.5µm。这 种微纳米多级结构使得刚毛与 物体表面分子接触，从而产生 “范德华力”。
基于荷叶原理的超双疏材料-PPT课件
中科院天津产业技术创新 与育成中心合作项目
超双疏材料在环保节能领域的应用及价值 2015年9月16日
基于荷叶原理的超双疏材料 工业化及应用
张旭 教授
河北工业大学化工学院高分子科学与工程系 天津华科力源科技发展有限公司 E-mail：xuzhang@ Mobile：13902066004
Angew. Chem. 2002, 114, Nr. 7
（2）刻蚀法 刻蚀包括激光刻蚀、机械刻蚀、化学刻蚀和等离子体刻蚀等等，是构建粗糙表面的一 种有效的技术方法。
Zhao[6]等人通过光刻技术和表面氟化过程， 在硅基表面构建了高度有序的直径为3μm高 度为7μm的支柱，并且在这些支柱侧面存在 连续的每个约300nm的凸起，该结构具有优 良的超疏油能力（θ十六烷=158o）同时该组讨 论了微观结构对超疏油能力的重要性。
V. A. Ganesh, et al. ACS Appl. Mater.Interfaces, 2013, 5, 1527.
（6）自组装法
Yang等利用Pickering乳液的方法制备了草莓状半球Janus颗粒，这些颗粒能够在底物 上自主装形成超疏水层，并与底层以化学键的形式键合，因此能提高超疏水层的耐 用性。
自然界中其他生物的超疏现象
Soft Matter, 2012, 8, 11217
超疏-自清洁的原理
2.1 超双疏表面的构筑方法
（1）模板法 2002 年，江雷研究组利用多孔氧化铝为模板制备出了聚合物纳米纤维阵列体系。 他们首先选择聚丙稀腈(PAN)为前驱体，然后利用模板挤压法得到了阵列 PAN 纳米 纤维，制备出的样品表面接触角高达 173.8°。
H. Zhao, et al. Langmuir, 2011, 27, 5927.
超双疏材料在环保节能领域的应用及价值 2015年9月16日
基于荷叶原理的超双疏材料 工业化及应用
张旭 教授
河北工业大学化工学院高分子科学与工程系 天津华科力源科技发展有限公司 E-mail：xuzhang@ Mobile：13902066004
Angew. Chem. 2002, 114, Nr. 7
（2）刻蚀法 刻蚀包括激光刻蚀、机械刻蚀、化学刻蚀和等离子体刻蚀等等，是构建粗糙表面的一 种有效的技术方法。
Zhao[6]等人通过光刻技术和表面氟化过程， 在硅基表面构建了高度有序的直径为3μm高 度为7μm的支柱，并且在这些支柱侧面存在 连续的每个约300nm的凸起，该结构具有优 良的超疏油能力（θ十六烷=158o）同时该组讨 论了微观结构对超疏油能力的重要性。
V. A. Ganesh, et al. ACS Appl. Mater.Interfaces, 2013, 5, 1527.
（6）自组装法
Yang等利用Pickering乳液的方法制备了草莓状半球Janus颗粒，这些颗粒能够在底物 上自主装形成超疏水层，并与底层以化学键的形式键合，因此能提高超疏水层的耐 用性。
自然界中其他生物的超疏现象
Soft Matter, 2012, 8, 11217
超疏-自清洁的原理
2.1 超双疏表面的构筑方法
（1）模板法 2002 年，江雷研究组利用多孔氧化铝为模板制备出了聚合物纳米纤维阵列体系。 他们首先选择聚丙稀腈(PAN)为前驱体，然后利用模板挤压法得到了阵列 PAN 纳米 纤维，制备出的样品表面接触角高达 173.8°。
H. Zhao, et al. Langmuir, 2011, 27, 5927.
《大自然的启示》(与“荷叶”相关文档)共8张PPT
大自然的启示
第1页，共8页。
“打扫”森林
第2页，共8页。
扫帚 腐烂 土壤
栖息 隐蔽 逞凶 菩提树 遭了殃
异想天开
第3页，共8页。
为什么说林务官的命令给 森林带来了灾难呢？
“打扫”上面为什么要加 引号呢？
第4页，共8页。
原来，大自然中的一切事 物都是相互联系的。这样，才 能保持大自然的生态平衡。
第6页，共8页。
仿生荷叶不沾油和水
荷叶“出淤泥而不染”，露珠在上面也 呆不住。荷叶为什么能不沾泥土和水？徐坚 等人分析了荷叶的表面细微结构，发现其表 面有许多乳状突起，这些肉眼看不见的小颗 粒，正是“荷花自洁效应”的成因，可以让 荷叶不沾染脏东西。于是，徐坚等人模仿了 同时，仿生荷叶还具有类似荷叶的“自我修复”功能，仿生表面最外层在被破坏的状况下仍然保持了不沾水和自清洁的功能。
“扫打帚扫腐”上烂面膜土为壤具什么有要加不引号沾呢？水和不沾油的性质。同时，仿生 荷叶还具有类似荷叶的“自我修复”功能， 同时，仿生荷叶还具有类似荷叶的“自我修复”功能，仿生表面最外层在被破坏的状况下仍然保持了不沾水和自清洁的功能。
这项研究可用于开发新一代的仿生表面材料和涂料。
仿生表面最外层在被破坏的状况下仍然保持 仿生荷叶实际上是一种人造高分子薄膜，该薄膜具有不沾水和不沾油的性质。
第5页，共8页。
仿仿生荷叶实际上是一种人造高分子薄膜，该薄膜具有不沾水和不沾油的性质。 为什么说林务官的命令给森林带来了灾难呢？ 荷叶为什么能不沾泥土和水？徐坚等人分析了荷叶的表面细微结构，发现其表面有许多乳状突起，这些肉眼看不见的小颗粒，正是“荷花自 洁效应”的成因，可以让荷叶不沾染脏东西。 于是，徐坚等人模仿了荷叶的表面结构，研制出人工仿生荷叶。 “打扫”上面为什么要加引号呢？ 仿生荷叶实际上是一种人造高分子薄膜，该薄膜具有不沾水和不沾油的性质。 新型的“仿生荷叶薄膜”可以用于制造防水底片等防水产品。 原来，大自然中的一切事物都是相互联系的。 仿生荷叶实际上是一种人造高分子薄膜，该薄膜具有不沾水和不沾油的性质。 荷叶为什么能不沾泥土和水？徐坚等人分析了荷叶的表面细微结构，发现其表面有许多乳状突起，这些肉眼看不见的小颗粒，正是“荷花自 洁效应”的成因，可以让荷叶不沾染脏东西。 扫帚 腐烂 土壤 这项研究可用于开发新一代的仿生表面材料和涂料。 这样，才能保持大自然的生态平衡。
第1页，共8页。
“打扫”森林
第2页，共8页。
扫帚 腐烂 土壤
栖息 隐蔽 逞凶 菩提树 遭了殃
异想天开
第3页，共8页。
为什么说林务官的命令给 森林带来了灾难呢？
“打扫”上面为什么要加 引号呢？
第4页，共8页。
原来，大自然中的一切事 物都是相互联系的。这样，才 能保持大自然的生态平衡。
第6页，共8页。
仿生荷叶不沾油和水
荷叶“出淤泥而不染”，露珠在上面也 呆不住。荷叶为什么能不沾泥土和水？徐坚 等人分析了荷叶的表面细微结构，发现其表 面有许多乳状突起，这些肉眼看不见的小颗 粒，正是“荷花自洁效应”的成因，可以让 荷叶不沾染脏东西。于是，徐坚等人模仿了 同时，仿生荷叶还具有类似荷叶的“自我修复”功能，仿生表面最外层在被破坏的状况下仍然保持了不沾水和自清洁的功能。
“扫打帚扫腐”上烂面膜土为壤具什么有要加不引号沾呢？水和不沾油的性质。同时，仿生 荷叶还具有类似荷叶的“自我修复”功能， 同时，仿生荷叶还具有类似荷叶的“自我修复”功能，仿生表面最外层在被破坏的状况下仍然保持了不沾水和自清洁的功能。
这项研究可用于开发新一代的仿生表面材料和涂料。
仿生表面最外层在被破坏的状况下仍然保持 仿生荷叶实际上是一种人造高分子薄膜，该薄膜具有不沾水和不沾油的性质。
第5页，共8页。
仿仿生荷叶实际上是一种人造高分子薄膜，该薄膜具有不沾水和不沾油的性质。 为什么说林务官的命令给森林带来了灾难呢？ 荷叶为什么能不沾泥土和水？徐坚等人分析了荷叶的表面细微结构，发现其表面有许多乳状突起，这些肉眼看不见的小颗粒，正是“荷花自 洁效应”的成因，可以让荷叶不沾染脏东西。 于是，徐坚等人模仿了荷叶的表面结构，研制出人工仿生荷叶。 “打扫”上面为什么要加引号呢？ 仿生荷叶实际上是一种人造高分子薄膜，该薄膜具有不沾水和不沾油的性质。 新型的“仿生荷叶薄膜”可以用于制造防水底片等防水产品。 原来，大自然中的一切事物都是相互联系的。 仿生荷叶实际上是一种人造高分子薄膜，该薄膜具有不沾水和不沾油的性质。 荷叶为什么能不沾泥土和水？徐坚等人分析了荷叶的表面细微结构，发现其表面有许多乳状突起，这些肉眼看不见的小颗粒，正是“荷花自 洁效应”的成因，可以让荷叶不沾染脏东西。 扫帚 腐烂 土壤 这项研究可用于开发新一代的仿生表面材料和涂料。 这样，才能保持大自然的生态平衡。
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护理
➢保持皮肤清洁。灰尘与分泌旺盛的皮脂相混合，易造成皮肤
粗糙，故应时刻保持皮肤清洁杀菌
➢随时注意皮肤的保湿，增强皮肤的抵抗力，可选用清爽型、
亲水性护肤品
荷叶效应仿生材料
荷叶效应之隔离霜
原理 材料 工艺
采用具有持久憎水性的专门物质， 形成一个 纳米级显微结构， 从而使其涂膜具有类似荷 花叶子的表面结构
2）灰尘会更好地贴附于水滴表面而不是粗糙表面， 然后随着 水滴滚落，达到清洁的目的
优点2：
水蒸气分子直径约 0．0004μm， 雨水水分子直径约100 ～ 3000μm， 若隔离霜薄膜孔洞直径约0．2 ～ 10μm， 介于两者
之间， 达到让水蒸气通过而防止雨水进入的效果
荷叶效应仿生材料
荷叶效应的运用
隔着一层极薄的 空气,只能同叶面 上山包 的凸顶形 成几个点接触
由于空气层山包 状突起和蜡质层 的共同托持作用 ， 使得水滴不能 渗透，却能因表 面张力形成水珠
荷叶效应仿生材料
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
荷叶效应仿生材料
荷叶效应
优点1：
1）粗糙的疏水表面使水不能进入叶子内部， 仅在叶面形成水珠， 水和叶子表面间的接触面积只有 2% ～ 3%，故能防水
荷叶效应仿生材料
荷叶效应之隔离霜
预期效果
1
2
3
具备普通隔 离霜的防晒， 防尘的优点
拒水、透气 隔离皮肤与 外界不洁环 境
荷叶效应仿生材料
防止尘土 堆积、细 菌滋生， 易于清洁
拟解决的关键问题：
荷叶效应仿生材料
参考文献：
1、林宣益． 2005． 仿生学在建筑涂料中的应用荷叶效应乳胶 漆． 上海涂料， 43( Z1) : 6 ～ 8 2、马 立． 1996． 仿荷叶效应的防水透湿织物的研究．上海纺织 科技，( 1) : 50 ～ 52 3、姜淑慧.2013. 荷叶效应及其在仿生学上的应用. 生物学教学， 38：62~63
主要：化妆级白油、聚二甲基硅氧烷PDMS 其它：纯水、二氧化钛白粉、植物油脂、复 合抗菌剂
将具有持久憎水性的化妆级白油制成一个纳 米级显微结构，PDMS嫁接，并添加其它辅 助成分，以达到拒水保洁、抗紫外线、抗菌 等功能
荷叶效应仿生材料
荷叶效应之隔离霜
性能测试
集灰试验
在涂膜试板上 ,撒一些炭黑或 粉煤灰 ,接着滴几滴水 ,使试板 稍微倾斜晃动 ,从而水就在试 板上来回移动。对于荷叶效应 隔离霜涂膜 ,水成为一个大珠 点 ,炭黑或粉煤灰集聚在大水 珠的外围,而涂膜仍保持干净清 洁
利用“荷叶效应”生产新型隔离霜
荷叶效应仿生材料
目录
1
荷叶效应
2
目前荷叶效应的运用
3
荷叶效应之隔离霜
荷叶效应仿生材料
荷叶效应
滴落在荷叶上的水会自动聚 集成一个个自由滚动的水珠 滚离叶面， 水珠在滚离中还 能把落在叶面上的尘土 污泥 粘吸带走， 使叶面始终保持 干净， 这就是著名的“荷叶 自洁效应”
荷叶效应的运用
荷叶效应乳胶漆
聚二甲基硅氧烷（PDMS） 嫁接
纳米氧化硅表面
PDMS的表面接触角最高可达172°
良好的自净能力
荷叶效应仿生材料
荷叶效应之隔离霜
肤过 敏 性 皮
特点
➢角质层保持水分的能力降低 ➢容易受冷风、食物、水质、紫外线等外在环境或物质的影响 ➢对阳光、气候、水、植物（花粉）、化妆品、香水、蚊虫叮 咬及高蛋白食物都有可能导致过敏
荷叶效应乳胶漆 仿荷叶织物
荷叶效应防水漆 荷叶玻璃 模拟荷荷叶效叶应仿生制材料造憎水性膜
荷叶效应的运用
荷叶效应乳胶漆
1
2
保持外墙面干燥 清洁的一种建筑 涂料
采用具有持久憎 水性的少乳化剂 有机硅乳液等一 些专门物质
3
一个纳米级显微 结构涂膜具有类 似荷花叶子的表 面结构，达到拒 水保洁功能
荷叶效应仿生材料
荷叶效应仿生材料
Thank you
荷叶效应仿生材料
为什么？
荷叶效应仿生材料
荷叶效应
荷叶表面微观结构
非常复杂的多重纳米和微米级的超微结构 在荷叶叶面上布满着一个挨一个隆起的“小 山包”，它上面长满绒毛 在山包 顶又长出了一个个馒头状的 碉堡 凸顶， 整个表面被微小的蜡晶所覆盖
荷叶效应仿生材料
荷叶效应
在尺寸上远大于 这种结构的灰尘 雨水等降落在叶 面
➢保持皮肤清洁。灰尘与分泌旺盛的皮脂相混合，易造成皮肤
粗糙，故应时刻保持皮肤清洁杀菌
➢随时注意皮肤的保湿，增强皮肤的抵抗力，可选用清爽型、
亲水性护肤品
荷叶效应仿生材料
荷叶效应之隔离霜
原理 材料 工艺
采用具有持久憎水性的专门物质， 形成一个 纳米级显微结构， 从而使其涂膜具有类似荷 花叶子的表面结构
2）灰尘会更好地贴附于水滴表面而不是粗糙表面， 然后随着 水滴滚落，达到清洁的目的
优点2：
水蒸气分子直径约 0．0004μm， 雨水水分子直径约100 ～ 3000μm， 若隔离霜薄膜孔洞直径约0．2 ～ 10μm， 介于两者
之间， 达到让水蒸气通过而防止雨水进入的效果
荷叶效应仿生材料
荷叶效应的运用
隔着一层极薄的 空气,只能同叶面 上山包 的凸顶形 成几个点接触
由于空气层山包 状突起和蜡质层 的共同托持作用 ， 使得水滴不能 渗透，却能因表 面张力形成水珠
荷叶效应仿生材料
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
荷叶效应仿生材料
荷叶效应
优点1：
1）粗糙的疏水表面使水不能进入叶子内部， 仅在叶面形成水珠， 水和叶子表面间的接触面积只有 2% ～ 3%，故能防水
荷叶效应仿生材料
荷叶效应之隔离霜
预期效果
1
2
3
具备普通隔 离霜的防晒， 防尘的优点
拒水、透气 隔离皮肤与 外界不洁环 境
荷叶效应仿生材料
防止尘土 堆积、细 菌滋生， 易于清洁
拟解决的关键问题：
荷叶效应仿生材料
参考文献：
1、林宣益． 2005． 仿生学在建筑涂料中的应用荷叶效应乳胶 漆． 上海涂料， 43( Z1) : 6 ～ 8 2、马 立． 1996． 仿荷叶效应的防水透湿织物的研究．上海纺织 科技，( 1) : 50 ～ 52 3、姜淑慧.2013. 荷叶效应及其在仿生学上的应用. 生物学教学， 38：62~63
主要：化妆级白油、聚二甲基硅氧烷PDMS 其它：纯水、二氧化钛白粉、植物油脂、复 合抗菌剂
将具有持久憎水性的化妆级白油制成一个纳 米级显微结构，PDMS嫁接，并添加其它辅 助成分，以达到拒水保洁、抗紫外线、抗菌 等功能
荷叶效应仿生材料
荷叶效应之隔离霜
性能测试
集灰试验
在涂膜试板上 ,撒一些炭黑或 粉煤灰 ,接着滴几滴水 ,使试板 稍微倾斜晃动 ,从而水就在试 板上来回移动。对于荷叶效应 隔离霜涂膜 ,水成为一个大珠 点 ,炭黑或粉煤灰集聚在大水 珠的外围,而涂膜仍保持干净清 洁
利用“荷叶效应”生产新型隔离霜
荷叶效应仿生材料
目录
1
荷叶效应
2
目前荷叶效应的运用
3
荷叶效应之隔离霜
荷叶效应仿生材料
荷叶效应
滴落在荷叶上的水会自动聚 集成一个个自由滚动的水珠 滚离叶面， 水珠在滚离中还 能把落在叶面上的尘土 污泥 粘吸带走， 使叶面始终保持 干净， 这就是著名的“荷叶 自洁效应”
荷叶效应的运用
荷叶效应乳胶漆
聚二甲基硅氧烷（PDMS） 嫁接
纳米氧化硅表面
PDMS的表面接触角最高可达172°
良好的自净能力
荷叶效应仿生材料
荷叶效应之隔离霜
肤过 敏 性 皮
特点
➢角质层保持水分的能力降低 ➢容易受冷风、食物、水质、紫外线等外在环境或物质的影响 ➢对阳光、气候、水、植物（花粉）、化妆品、香水、蚊虫叮 咬及高蛋白食物都有可能导致过敏
荷叶效应乳胶漆 仿荷叶织物
荷叶效应防水漆 荷叶玻璃 模拟荷荷叶效叶应仿生制材料造憎水性膜
荷叶效应的运用
荷叶效应乳胶漆
1
2
保持外墙面干燥 清洁的一种建筑 涂料
采用具有持久憎 水性的少乳化剂 有机硅乳液等一 些专门物质
3
一个纳米级显微 结构涂膜具有类 似荷花叶子的表 面结构，达到拒 水保洁功能
荷叶效应仿生材料
荷叶效应仿生材料
Thank you
荷叶效应仿生材料
为什么？
荷叶效应仿生材料
荷叶效应
荷叶表面微观结构
非常复杂的多重纳米和微米级的超微结构 在荷叶叶面上布满着一个挨一个隆起的“小 山包”，它上面长满绒毛 在山包 顶又长出了一个个馒头状的 碉堡 凸顶， 整个表面被微小的蜡晶所覆盖
荷叶效应仿生材料
荷叶效应
在尺寸上远大于 这种结构的灰尘 雨水等降落在叶 面