«Эффект лотоса» и «эффект розовых лепестков» - в чем разница?

«Благоуханная чаша из алых лепестков» и «цветок открытой сердечности». Королевская красота и изысканность с одной стороны, нежность и глубокая чистота с другой. Роза и лотос… Оба эти цветка известны издревле, и существует множество превосходных эпитетов, одинаково применимых к обоим растениям.

Но так сложилось, что несмотря на известность, лотосу присуща определенная экзотичность, тем более, что растет он в таких местах, где людям появляться, мягко говоря, не очень удобно. Обычно это неглубокие, основательно заиленные водоемы, чаще всего дельты крупных рек или мелководные участки озер в местах с достаточно теплым климатом.

Ил, как известно, прямой родственник обыкновенной грязи, то есть этот великолепный цветок попросту из нее и растет, но при этом сохраняет исключительно девственную чистоту и очарование. Даже если его прямиком опустить в илистую воду, он выйдет из нее без единого темного пятнышка, как будто заново родившись. На этом, кстати, основано священное значение цветка лотоса в буддизме и других восточных религиях.

Любая влага, попадающая на листья либо лепестки лотоса, сразу собирается в капли сферической формы, которые никаким способом не могут удержаться на поверхности и неминуемо скатываются вниз, прихватывая с собой частички ила, оказавшиеся на их пути.

Точно в такие же очаровательные, изумрудные или сапфировые в лучах солнца капельки-шарики собирается вода и на лепестках розы. Зрелище, подчас, просто непередаваемое…

Но вот что интересно. Эти капельки не скатываются с лепестков при малейшем сотрясении, как это происходит у лотоса. Более того, они остаются на месте, даже если цветок розы перевернуть вниз бутоном. Что это? Почему такая противоположность? Ответ, в общем-то, простой, хотя найден он был совсем недавно.

В 70-е годы прошлого века ученый из Ботанического института города Бонна Вильгельм Бартлотт изучал структуру поверхности листьев различных растений с помощью растрового электронного микроскопа. Уже тогда он вместе с коллегами обратил внимание на удивительную чистоту некоторых оранжерейных растений, таких как настурция, лотос, кольраби. Их листья казались свежевымытыми, тогда как листья других растений были покрыты глинистыми и известковыми пятнами.

В то время общепринятым было мнение, что чем более гладкая поверхность, тем труднее на ней удерживается влага и, соответственно, грязь. И каково же было удивление ученых, когда они поняли, что самыми грязными оказались именно растения с гладкой поверхностью, а те, у которых под микроскопом была обнаружена шероховатая поверхность, были идеально чистыми и сухими. Особенно ярко это свойство выражалось у лотоса. Его листья, покрытые микроскопическими бугорками, прямо-таки отталкивали воду и грязь. Так был открыт «эффект лотоса».

Нужно сказать, что сам по себе шероховатый или пористый рельеф может даже лучше удерживать воду, чем гладкий. Достаточно вспомнить всем известные губки и банные полотенца. Но, если поверхность изначально обладает водоотталкивающими свойствами, то есть гидрофобностью (от греч. фобио — бояться), то такой рельеф только усугубит ситуацию. Вода будет собираться в шарообразные капельки на бугорках и скатываться при малейшем сотрясении. Именно на этом и основан «эффект лотоса».

Поверхность листьев и лепестков такого рода растений покрыта мельчайшими, сильно выпуклыми бугорками-шишечками, которые можно увидеть только с помощью микроскопа. Размер этих шишечек не более 20-ти микрон, а расстояние между ними еще раз в десять меньше. На шишечках же, в свою очередь, расположились отдельные нанокристаллы воскоподобного вещества, которое заставляет поверхность «бояться» воды.

Вот и все. Водяные капельки ни за что не удержатся на такой поверхности, скатятся, а заодно унесут с собой частички грязи, споры грибков, бактерии и т. д. Любопытно, что во время опытов с лотосом такая же участь постигала даже краску и клей! В результате листья и лепестки этого цветка всегда остаются идеально чистыми. Не зря он является символом духовной и физической чистоты.

Этот эффект, кстати, используют бабочки и другие, особенно летающие, насекомые. Это им жизненно необходимо, ведь намокнув, они потеряли бы способность летать.

А теперь о розе. Смысл «эффекта розовых лепестков» в обратном: в удержании так радующих глаз капелек воды на поверхности бутона. И хотя внешне он — прямая противоположность «эффекту лотоса», первопричины и у того, и у другого явления одинаковые.

Есть у розы и воскоподобные нанокристаллы, которые заставляют воду «сворачиваться» в шарики, есть и знаменитые шишечки, причем того же размера, что и у лотоса, но вот форма их и расстояние между ними другие. Эта особенность как раз и изменила эффект на противоположный.

Все оказалось просто. У лотоса расстояние между шишечками слишком мало, чтобы обеспечить полный контакт капли с поверхностью. А слегка конусообразные шишечки розовых лепестков, находящиеся на большем расстоянии друг от друга, справляются с этой задачей прекрасно и надежно удерживают каплю на лепестке.

Остается только восхищаться таким завораживающе красивым творением природы, как полураспустившийся бутон розы после дождя…

Интересно, что китайские химики сумели создать полимерный материал, в точности повторяющий розовый эффект, и лепестками из этого материала тоже можно любоваться после дождя. Но, к сожалению, удовольствие это слишком дорогое и сугубо практического значения пока не имеет, чего нельзя сказать об «эффекте лотоса».

Уже создано и продолжает создаваться много специальных самоочищающихся или вовсе «непачкающихся» покрытий и красок. Их широко применяют, например, при обработке фасадов зданий. С микроскопически шероховатой поверхности дождь хорошо смывает грязь, споры вредных грибков. Существует и самоочищающаяся черепица. Разработаны специальные изолирующие и утеплительные оболочки нового поколения. Есть уже «сверхчистые» медицинские инструменты и материалы, и даже в основе принципа антипригарных покрытий кухонных сковородок лежит все тот же «эффект лотоса».

Такое вот интересное сочетание — поразительная красота и удивительная практичность. Видимо, у нашей матушки-природы первое никогда не будет помехой второму, и человек всегда найдет, что полезного у нее позаимствовать..

Теги: исследования, влага, интересный факт, растения, розы, цветы, наука, химия