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膜結構與仿荷葉效應

  眾所周知，水滴落在荷葉上會形成近似圓球形的白色透明水珠滾來滾去而不浸潤在荷葉上，“大珠小珠落玉盤”，別有一番景致。那么荷葉不沾水的奧秘是什么呢？
  這與荷葉表面的特殊微觀（納米）結構有密切的關系。在荷葉的上表面布滿非常多微小的乳突，這些大大小小的乳突在蓮葉表面上猶如一個挨一個隆起的“小山包”，“小山包”之間的凹陷部分充滿空氣，這樣就在緊貼葉面上形成一層極薄的且結構只有納米級厚的空氣層。空氣層使水滴與荷葉表面的接觸面積非常小，不易沾附，水珠在滾動中吸附灰塵，并滾出葉面，從而達到清潔葉面的效果。這種自潔葉面的現象被稱作“荷葉效應”。當今，仿生荷葉的技術已經滲透到了紡織、化工等諸多社會行業，很多企業開發了一些仿荷葉的納米材料和產品。
  膜結構建筑不論是用于長久建筑還是臨時建筑，都要求使用的膜材料具有自潔性，能保持建筑美觀。因此科研人員模仿荷葉效應，將納米微粒與疏水性聚合物（聚乙烯、聚丙烯、石蠟等）制成溶膠，噴涂于膜材表面。例如ETFE膜材，由于ETFE具有斥水、斥油、非黏著性等特性，所以不容易附著臟物，而且ETFE的表面摩擦力很小，附著的臟物會很快被雨水自動沖掉。當然根據使用的場地及結構形狀，有時也會出現變臟現象，但總體上說，ETFE膜材料具有較強的自潔性，一般使用多年仍可保持干凈。
  又比如，目前市場上大部分膜材的涂層采用的是PVC樹脂，由于隨著使用期長，PVC樹脂中的塑性劑會移到膜材料的表面而黏著空氣及雨水中的臟物使膜面變臟，為了改善PVC的自潔性，研究人員在PVC的表面涂敷丙烯酸樹脂或含氟樹脂（如PVDF），或者在PVC表面粘貼含氟薄膜（如PVF）。這些方法都能改善PVC膜材料的自潔性，特別是在表面粘貼PVF薄膜（氟化乙烯）能大大改善膜材料的自潔性及抗老化性。膜結構建筑

因此，仿荷葉效應的膜結構材料具有優異的拒水性和自清潔性。即使在傾盆大雨中，也不會形成水膜而降低透濕性，水珠還會連同表面的塵埃和污垢一起滾落，從而使得膜材表面保持干凈與干燥。

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