鸭子羽毛不沾水是什么原理呢（羽毛具有特殊结构）

鸭子的羽毛几乎是不沾水的，因为它们的羽毛上有一层油；莲花可以“出污泥而不染”，荷叶可以完全排斥水滴，因为它们的外表覆盖着一种像蜡一样的物质，科学家称之为“拒水表面”。

荷叶的拒水表面上布满“小包”。它们紧紧地挨在一起形成了一个针对于叶子表面的“保护层”。当雨滴落下时，“小包”中的空气不会排出。因为“小包”之间的距离很小，空气使得雨滴不可能通过缝隙进入真正的叶子，所以雨水只能在“小包”上滚动。落下的雨滴带走了树叶上的灰尘，冲走了各种细菌。大自然的“智慧”真的很吸引人。

一种表面，一个梦想

科学家们正试图用人造材料来模拟荷叶的表面。他们发明了一种“超级排斥表面”，并以一个组合的拉丁词命名，这个词由“一切”和“憎恶”组成，最初的意思是“憎恶一切”。在材料科学家看来，“憎恶一切”意味着拒绝所有液体，包括水和油，以及血液、咖啡和酒精等等。“排斥一切”的材料是人们的梦想。

材料科学家已经开发出几种版本的超排斥表面。例如，他们试图用非常细的不锈钢丝制作密集的金属丝网，这与家里使用的纱窗相似，但编织的密度要高得多。有1200多个小网格分布在一个成人拇指指甲大小的样本上。科学家在金属丝网上喷上一层薄薄的化学纤维涂层，在网中形成小气囊。任何与这些安全气囊接触的液体都只能在气囊上流动，而不是真正的固体表面。这样，它看起来就像一片荷叶的表面。

如果用这种面料附加在衣服上，不仅可以保持干净，而且是一件很棒的防护服。化学家和医生可以用它来防止酸性液体、血液和其他危险液体。

表面的多种行为

科学家认为，如果材料的表面能够被选择性地排斥，那么这些材料就可以发挥更大的作用。例如，他们开发了一种特殊的表面来处理石油污染，这使得清理湖泊、河流和海洋中的石油变得更加容易。为了建造这样一个表面，科学家们还需要一个非常细的金属丝网，然后在上面涂上一种化学物质，这种化学物质可以驱油，但可以吸收水分。如果你把油和水倒在这样的表面上，水就会通过表面，油就会被堵住。在试验中，人们用这种表面制成的织物来去除水中的油污。结果，99%的油从水中被去除。

科学家还发现，让表面呈现出一种“混合”行为，也能满足更多人的需求。一个突出的例子是镜子和其他玻璃物体的表面。这些表面很容易被雾化和模糊。这是因为当潮湿的空气碰到冰冷的玻璃，如相机镜头、镜子等时，空气中的水分会被寒冷的表面迅速凝结。这些凝结的水滴散射光线，使玻璃不透明。

科学家们一直想设计一种能吸收玻璃上水滴的表面。他们发明了一种与“超级排斥表面”相反的材料——“超级吸收表面”。这种表面可以使水滴在玻璃上变平，变成“水面”。这样，由于水在玻璃上的厚度是一样的，所以光的散射就不会发生了。然而，即便如此，仍然存在一些问题。如果温度低于0℃，水层就会结冰，冰上会结霜。其实，这是一个棘手的问题，所以“超级吸收表面”并不能从根本上解决问题。

为了彻底解决玻璃起雾的问题，麻省理工学院的材料科学家迈克尔·卢布纳和他的同事们想出了一个更好的解决方案，那就是制作一个复合表面，吸收水蒸气，但排斥水滴。空气中的水分可以通过组合表面的外层，但一旦通过外层，就会被内层捕获并附着在内层，内层只能暂时“固定”水分子。它的秘密是气水分子不能聚集在内层，所以不能混合和冻结。同时，虽然外层不排斥水蒸气，但它可以排斥液态水，因此，如果雨滴落在这层涂层上，它们只能滚动下来。

在测试中，鲁布纳和他的团队将小块玻璃在零下20℃下冷冻一小时，然后将玻璃置于温暖潮湿的环境中。因此，没有组合表面的玻璃很快就会“起毛”，但有组合表面的玻璃将保持清洁和透明。

给巨轮穿上“空气外套”

解决玻璃“起毛”问题是许多人的梦想。相机镜头、望远镜经常因为这种雾气笼罩而烦人。

不过，在目前，这种表面也有一个缺点，即过于脆弱，容易损坏，因此暂时无法在汽车的挡风玻璃上工作。也许下一代技术可以制造出更坚固的复合表面，到那时，这种表面将更加有用。

“超级排斥表面”的出现使一些科学家有了越来越多的想法，于是有人想到了更大的帆船。在浩瀚的海洋中，大型船舶的航行是非常消耗能源的。他们必须克服水中巨大的阻力。当一艘巨轮在水流中划过时，水与船体之间的摩擦对船舶形成了强大的阻力。如果有办法减少这种影响，飞船将以更快的速度行驶，消耗更少的能量。克服阻力的关键是减少摩擦力。其中一种方法是在船的吃水线下建立一个空气层，这就像在一艘巨轮上安装一个“空气外套”。在这种情况下，船实际上是在空气中航行，而不是在水中。

夏洛特·巴尔比耶在橡树岭国家实验室的团队决定设计一种能够捕捉空气的表面，然后在表面涂上一层防水的化学涂料。为了进行测试，科学家们首先研究了一些铝盘。他们在圆盘上刻了凹槽。这些凹槽代表着大船上的水通道。水流通过渠道可以有效地减小阻力。接下来，科学家们用酸腐蚀通道内部和通道之间的一些较小的结构。它们是毛孔，上面覆盖着一层防水聚合物。事实上，这种表面类似于其他科学家开发的拒水表面。

为了测试表面的效果，科学家们把碟片放在水下，用一种类似录音机的装置高速旋转它。试验数据表明，沟槽深度和气孔大小对减阻效果有影响，且这种影响随速度的变化而变化。巴尔比耶认为，如果使用这种表面技术并进行适当处理，300米长的油轮在航行中可以减少44%的牵引力。

可以预见，表面技术的应用将会非常广泛。科学家们正试图将表面技术扩展到几乎所有领域。例如，计划在输电线路表面涂上一层涂层，以清除输电线路上的冰冻冰，这在暴风雪天气中会造成很大的麻烦。类似的，类似的涂料也能减少船体上的藻类，使船舶航行更省力。至于日常生活中的其他方面，比如不沾污垢的衣服、不起雾的镜子、眼镜、灯光等等，不胜枚举。正因为如此，“超排斥表面”对科学家来说具有“超魔力”。