雨后的清晨，玫瑰花瓣上帶著晶瑩剔透、珍珠般圓潤的小露珠，微風(fēng)吹過，玫瑰花宛如嬌滴滴的少女，隨風(fēng)而動。仔細(xì)一看，上面的露珠還是穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)在花瓣上，因此玫瑰花看起來總是水靈靈的，嬌艷欲滴。

研究發(fā)現(xiàn)，在紅玫瑰的花瓣上的表面有一個緊密的陣列上，許多納米折疊存在于每個乳突頂部。這些分層的微納米結(jié)構(gòu)為超疏水提供了足夠的粗糙度，但與水的附著力很高。這些花瓣表面的水滴是球形的，即使花瓣翻轉(zhuǎn)過來也不會滾落。與我們所熟悉的“蓮花效應(yīng)”相比，這種現(xiàn)象被定義為“花瓣效應(yīng)”。一般來說，粗糙表面上有兩種超疏水狀態(tài)：Wenzel狀態(tài)和Cassie狀態(tài)。前者表現(xiàn)為水與粗糙表面的潤濕接觸模式，水滴在表面形成高的接觸角滯后。后者代表一個非潤濕接觸模式，由于低的接觸角滯后水滴可以很容易地滾掉。

圖1.(a，b)紅玫瑰花瓣表面的掃描電鏡照片，在每一個乳突上都有周期排列的微珠和納米折疊上面的 (c) 花瓣表面水滴的形狀，表明其超疏水性，接觸角為152.4°。(d) 在花瓣表面上下顛倒時水滴的形狀。

圖1a展示了一個常見的在低真空下觀察到的紅玫瑰花瓣掃描電子顯微照片，平均直徑為16μm和高度為7μm的微乳突呈周期性排列。圖1b中放大后的SEM圖像清楚地顯示了這些微孔在納米尺度上表現(xiàn)出表皮褶皺規(guī)模，在每個頂部的寬度約730nm。這是通過織構(gòu)來增強(qiáng)表面的疏水性。在自然界中，蓮花的表面葉因其自清潔特性而聞 名，在兩個長度范圍內(nèi)的粗糙度放大了內(nèi)在的疏水效果。由于花瓣表面的微觀和納米結(jié)構(gòu)，其表面也具有約152.4°的接觸角的超疏水性（圖1c）。然而，在表面微觀結(jié)構(gòu)的不同設(shè)計和荷葉和玫瑰花瓣的不同大小尺寸導(dǎo)致了不同的動態(tài)潤濕。那就是，一樣的體積的水滴可以毫不費(fèi)力地從荷葉表面滾落，而它們卻停留在紅玫瑰花瓣的表面。水滴在花瓣的表面保持球形的形狀，當(dāng)表面是朝上的，甚至是倒置的（圖1d）。

總結(jié)

總之，對花瓣效應(yīng)的理解為我們提供了一個超疏水表面性質(zhì)的例子，它對水具有高附著力，顯示了不尋常的Cassie浸漬潤濕狀態(tài)。通過對花瓣微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)制，可以人工制備具有良好結(jié)構(gòu)的仿生聚合物薄膜。這不僅提高了我們對自然物種自凈特性的理解，而且為涂料、功能纖維和裝飾材料的設(shè)計提供了重要的見解。

文獻(xiàn)引用

[1] .Wenzel, R.N.: Resistance of solid surfaces to wetting by water. Indust. Eng. Chem. 28, 988–994 (1936)

[2]  Cassie, A., Baxter, S.: Wettability of porous surfaces. Trans. Faraday Soc. 40, 546–551 (1944)

[3]  Feng, L., Zhang, Y., Xi, J., Zhu, Y., Wang, N., Xia, F., Jiang, L.: Petal effect: a superhydrophobic state with high adhesive force. Langmuir 24, 4114–4119 (2008)