生活の中の化学工学 – 問題56：蓮の葉の上で水滴が転がるのは、どう説明できるか？
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泥から出ても汚れず、水から現れる蓮の花――これらはすべて蓮を表す言葉です。 実は、水生植物である蓮の中で最も不思議なのは蓮の葉です。 雨上がりや風上がりの空には、蓮の葉の上を水滴が転がっているのが見えます。あの水滴はもうすぐ球形になりそうで、地球の重力が蓮の葉に阻まれているようだ。 1. なぜ水は蓮の葉の上でビー玉のように転がるのか？ 2. なぜここで私は「露滴」とは言わずに「水滴」と言うのか。たとえ今日の朝、私が朝の運動中にN回目となるように蓮の葉の上で水滴が転がる様子を観察したとしても？昨夜は天気が良く、日較差も大きかった。 3. もし私が何らかの高分子材料を使って蓮の葉のような形のモデルを作り、その表面にワックスを塗った場合、この水滴の転がる現象は再現できるでしょうか？
これは一体化学現象なのか、それとも物理的な表面張力の問題なのか？
1. 表面化学（物理化学）では表面張力について説明されますが、他の物理の授業では教えられますか？2. この問題は少し難しいですね。
原理はまだはっきりしていない：L 3. もし私が何らかの高分子材料を使って蓮の葉のような形の模型を作り、その表面にワックスを塗った場合、この水滴の転がる現象は再現できるだろうか？できる
先生、こんにちは。この問題、先生が見たことがあります。少し前にも見たんですが、どのような原理だったか思い出せません
パラフィンならいいですが、豚脂は大丈夫でしょうか？？？？？
ふふ、先生が物理化学を一通り教えるだけで、とても難しそうに見えますね。----------------------------------- これはおそらく膜技術と関係があるのでしょう
可能です。よく、水滴が豚脂の上で水玉になって転がるのを見かけます。
この投稿は最後に *nht1 によって 2015-8-30 15:32 に編集されました。蓮の葉には撥水性の物質があって、表面への浸透が悪くなり、球形に近い形状ができるのでしょうか。この球形に近い形状は、水の表面張力の外的な表れなのかもしれません
物理化学の教科書で表面張力について説明する際に挙げられる例に、浸透角という用語があります
物理化学の教科書は単に例を挙げているだけで、実際にはもっと複雑です。
水滴が浸透せず、接触角が90°を超える現象で、高分子においてはこれを蓮の効果と呼び、塗料が目指すべき目標の一つです。蓮の葉の表面層は鋸歯状の二酸化ケイ素構造で、現在では完全に模倣することはできない。 パラフィンはあまり適していない、構造が違う
「蓮の葉の表面層が鋸歯状の二酸化ケイ素構造である」ことを確認しますか？
球状は表面積が最も小さく、表面張力も最も小さい。
先生が表面張力について説明するときにこの例を挙げましたが、具体的な原理の分析はもう少し複雑になるでしょう
蓮の葉の蓮効果を利用して、現在、自己清浄機能を持つガラスの研究が行われている。開発に成功すればコストは高くなるかもしれないが、その後はガラスの清掃員は必要なくなるだろう。。。。。
物性学における濡れの概念。3M社はこれをもとに塗料を開発し、道路の案内板に塗ることで、雨が降れば自動的にきれいになり、わざわざ人が拭きに行く必要がなくなるそうです。
今、雨があまり体につかないレインコートがありますが、同じ原理なのでしょう。
蓮の葉の表面には、無数のマイクロメートル級のワックス質の乳突構造が付着している。電子顕微鏡でこれらの乳突を観察すると、各マイクロメートル級の乳突の表面に、その構造に類似した多数のナノメートル級の粒子が付着しているのが見え、科学者たちはこれを蓮の葉のマイクロ・ナノ二重構造と呼んでいる。まさにこの微細な二重構造によって、蓮の葉の表面と水滴やほこりとの接触面積が非常に限られるため、水滴が葉の表面を転がりながらほこりを運び去る現象が生じるのです。そして、水は蓮の葉の表面に残りません。高分子材料を使っても効果が得られない
蓮の葉の表面には、無数のマイクロメートル級のワックス質の乳突構造が付着している。電子顕微鏡でこれらの乳突を観察すると、各マイクロメートル級の乳突の表面に、その構造に類似した多数のナノメートル級の粒子が付着しているのが見え、科学者たちはこれを蓮の葉のマイクロ・ナノ二重構造と呼んでいる。まさにこの微細な二重構造によって、蓮の葉の表面と水滴やほこりとの接触面積が非常に限られるため、水滴が葉の表面を転がりながらほこりを運び去る現象が生じるのです。そして、水は蓮の葉の表面に残りません。
この問題を見て、かつて物理化学を学んでいた頃に見た現象が思い出されました。1、朝になると、葉の表側にはたくさんの露がついていますが、裏側にはほとんどありません。これはなぜでしょうか？ また一つ疑問が浮かんだ。秋になると木の葉が次々と落ちてくるが、ほとんどの葉は表側を下にして地面に落ち、裏側が上になっている。なぜでしょうか？ とても興味深く、先生の質問と一緒に議論できます。