Лотос - одно из прекраснейших водных растений на нашей планете. Его цветки не только изумительно красивы, но и чисты даже тогда, когда вода вокруг мутная и грязная. Листья и цветки не смачиваются водой, поэтому капли воды скатываются с них, как шарики ртути, смывая всю грязь. Эту способность лотоса к самоочищению называют "эффектом лотоса".
Подпись к рисунку 1. Видно, что капелька воды, скатываясь с листа лотоса, оставляет за собой чистую полосу, становясь светло-коричневой от собранной грязи.
Даже каплям клея и мёда не удаётся удержаться на поверхности листьев лотоса. Кстати, такими же уникальными свойствами обладают не только листья лотоса, но и многих других растений, в частности, обыкновенной капусты.
Причиной того, что листья лотоса не смачиваются водой, является необычная структура их поверхности. Оказалось, что вся поверхность листьев лотоса густо покрыта микропупырышками высотой около 10 мкм, а сами пупырышки, в свою очередь, покрыты микроворсинками ещё меньшего размера (см рисунок внизу).
Подпись к рисунку 2. В верхней части рисунка показана микрофотография поверхности листа лотоса, а в нижней - размеры пупырышков (10 μm=10 мкм) и микроворсинок (1 μm=1 мкм).
Капля воды, попав на поверхность листа лотоса, похожую на массажную щётку, не проникает между микропупырышками, так как этому мешает высокое поверхностное натяжение жидкости. Ведь для того, чтобы проникнуть между микропупырышками, капле надо увеличить её поверхность, а это энергетически не выгодно. Поэтому капля «парит на пуантах», между которыми находятся пузырьки воздуха, а это значительно уменьшает силы адгезии между каплей и поверхностью листа лотоса. Это значит, что капле становится невыгодно растекаться и смачивать «колючую» поверхность листа лотоса, и она сворачивается в шарик, как это изображено на рисунке внизу.
Подпись к рисунку 3. Схематическое изображение капель воды на поверхности листа лотоса. Капли НЕ растекаются по верхности.
Поверхность листа лота аналогична массажной микрощётке и уменьшает адгезию (прилипание) не только капель воды, но и любых частичек размером более 10 мкм, так как они, попадая на неё, касаются такой поверхности лишь в нескольких точках. Поэтому частички грязи, оказавшиеся на поверхности лотоса либо сами сваливаются с него, либо увлекаются скатывающимися каплями воды, адгезия к которым у них гораздо больше, чем к колючей поверхности листа. Похожим образом устроена поверхность крыльев бабочек и многих других насекомых, для которых защита от избыточной воды жизненно необходима: намокнув, они потеряли бы способность летать.
Выведав у природы ее секреты, ученые смогли создать искусственные самоочищающиеся покрытия. «Эффект лотоса» используется в промышленности для создания водоотталкивающих самоочищающихся покрытий и красок. Разработано самоочищающееся ветровое стекло, внешняя поверхность которого покрыта микроворсинками. На таком стекле «дворникам» делать нечего. Совсем скоро появятся постоянно чистые колесные диски для колёс автомобилей, самоочищающиеся с использованием «эффекта лотоса», а уже сейчас можно покрасить снаружи дом краской, к которой бы грязь не прилипала. У таких технологий большое будущее.