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, не оставляя следа и смывая всю грязь. 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.
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) . Исследования показали, что все эти микропупырышки и ворсинки сделаны из воска, как и поверхность у многих растений. Известно, что воск плохо смачивается водой, но только наличие воска на поверхности листьев лотоса не может объяснить то, что соответствующий краевой угол составляет более 160°, так как для листьев магнолии, которые тоже покрыты воском, краевой угол равен лишь 54°. Значит, именно пупырчатая структура поверхности листьев лотоса значительно уменьшает их смачиваемость, в ТРИ раза увеличивая соответствующий краевой угол. И вот, почему.
Капля воды, попав на поверхность листа лотоса, похожую на массажную щётку (см. рисунок) , 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, демонстрируя очень высокий краевой угол, как это изображено на рисунке.
Поверхность, аналогичная массажной микрощётке, 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. Такое самоочищение лотоса от частиц грязи называют «эффектом лотоса» . 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. Разрабатывается 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.