荷葉一塵不染的秘密閱讀及答案

　　荷葉一塵不染的秘密

　　①出淤泥而不染，濯清漣而不妖，荷花的圣潔已經被人們稱頌了近千年之久。現在，科學家們終于發現了荷葉一塵不染的秘密。這一發現不但令人們感嘆大自然的精妙構思，還給材料科學家帶來啟發。一場自清潔材料的革命因此揭開了序幕，有望使人們擺脫污漬的煩惱。

　　②20世紀90年代，德國波恩大學的植物學家巴斯洛特首次發現并解釋了荷葉的自清潔效應。他在用掃描電子顯微鏡觀察植物葉面時，為防止微小灰塵帶來的干擾，總是將葉面清洗干凈。但是，他發現有些植物幾乎總是保持一塵不染，荷葉就是其中杰出的代表。通過掃描電子顯微鏡，他發現荷葉表面分布著許多尺寸20～40微米的凸起結構，而整個荷葉，包括這些凸起結構的表面，又被更為微小的納米尺度的植物蠟的晶體所覆蓋。這種獨特的.結構就像是一片連綿不絕的長滿參天大樹的丘陵。

　　③植物表面的蠟本身具有疏水的功能，而表面微小的凸起結構可以吸附空氣，這一層薄薄的氣墊可以托起落在表面上的水滴。由于水滴與荷葉表面的實際接觸面積非常小，因而水滴在荷葉上可以像小球一般自由滾動。同時，微小的凸起結構也使得荷葉表面的灰塵和污物與葉面的接觸面積很小，這樣就減小了污物與荷葉之間的相互作用力。當水滴在葉面上滾動時，污物就很容易黏附在水滴上，隨著水滴的滾動被帶走，因此荷葉在雨后顯得格外清爽潔凈。

　　④荷葉的超疏水性依賴于表面疏水的植物蠟和表面獨特的凸起結構。科學家們對自然界中的其他生物比如芋頭葉、紫羅蘭等進行探索，發現許多植物葉面都有疏水的功能。水稻的葉子不但有疏水的功能，而且由于其微觀凸起平行于葉邊緣有序排列，還可以使水滴定向滾動。除此之外，鴨、鵝、部分水鳥的羽毛表面具有微小的條形結構，這樣使得水更易于定向排除，自身不容易被沾濕。

　　⑤現在，科學家們在實驗室中可以用各種各樣的物理或者化學方法制造出類似荷葉結構的自清潔表面。金屬、塑料、有機物等疏水物質通過構造微米或納米級別的復合表面結構，就可以擁有自清潔的功能。科學家們以簡單的溶液成膜的方法，通過改變成膜物質的組成或成膜條件，十分簡便地在普通塑料表面上構筑了荷葉般的凸起結構，賦予了塑料超疏水的功能。瑞士的一家公司則將納米顆粒黏結到織物纖維上，形成類似荷葉表面的粗糙凸起，可以使織物具有排斥咖啡、紅酒等污漬的能力。

　　⑥雖然目前投入到市場中的具有自清潔功能的商品并不多，但是我們已經可以看到自清潔革命的一線曙光。除了自清潔之外，類似荷葉結構的表面還有著更加廣泛的用途：把它應用在衛星天線上，可以防止因為積雪而造成信號變差；應用于管道中，可以減少液體運輸中造成的損失；作為人體植入材料，可以防止因生物分子的沉積而造成血栓等問題。

　　⑦荷葉上的一滴水珠給予的啟發已經可以解決這么多的難題，而這還遠不及大自然智慧的萬分之一。地球上的生物經過億萬年的進化，每一種都有其值得讓人學習的獨到之處。研究生物給人類的啟示，逐漸成為新興的學科，即仿生學，也就是通過對生物的結構和性質的研究來為工程技術提供新的設計思想和工作原理的科學。

　　⑧今后當我們遇到困難的時候，也許大自然早就給我們準備好了答案。

　　18.閱讀第②-⑥段，說說作者是從哪些方面對荷葉的自清潔效應進行說明的。（3分）

　　19.閱讀下面材料，借助文章中的相關知識，分析冰箱內膽不結冰、不結霜的原因。（5分）

　　【材料】

　　冰箱（冰柜）內膽表面凝聚冷凝水，結冰、結霜現象嚴重，使導熱率降低，不利于制冷并影響食物保存且耗費電能。將納米超疏水技術應用于制冷領域中發現，采用超疏水內膽，在內膽上采用特殊工藝附上一層納米超疏水材料（這種材料類似荷葉表面的粗糙突起，并在其上面附著一層仿植物蠟），內膽表面上的小水滴就會自動滑落不在內膽上沉積，從而避免內膽表面出現結霜、結冰現象。

　　參考答案：

　　18.要點：作者是從荷葉獨特的結構、清潔的原理和廣泛的用途（應用）三個方面介紹了荷葉的自清潔效應。(共3分。每個要點1分。)

　　19．示例：因為冰箱內膽上采用了納米超疏水材料，這種材料表面獨特的凸起結構可以吸附空氣，并托起落在內膽表面上的水滴；另外，這種凸起結構使水滴和內膽的接觸面非常小，因而水滴在內膽上可以自由滾動。又因為納米超疏水材料的表面有一層仿植物蠟，而這種蠟本身具有疏水的功能。所以冰箱內膽不結冰、不結霜。（共5分。每個要點2分，表達1分）

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