我们将在生活中遇到许多问题。
但是,只要您从课堂出来,
您会发现大自然提供了多种方式。
大家好,我是中国科学院物理与化学研究所的东齐乔。今天,我想带大家发现生活中的问题,然后去大自然寻找宝藏。
什么是寻宝?这就像寻找Aladdin魔术灯(就像寻找技巧)一样,我们发现了解决日常生活中遇到的问题的自然策略。
例如,您喜欢喝酸奶吗?但是,当我们用稻草喝酸奶时,我们总是觉得我们还没有完全喝酸奶。当我们打开盖子时,我们发现仍然有很多酸奶坚持下去。你会怎么做?你可以舔酸奶盖吗?我的女儿不仅可以舔酸奶盖,而且还会擦手指,扭曲并舔在嘴里。因此,我总是阻止她,因为这样,我将手中的细菌带入了胃中。
那么如何解决这个烦人的问题?我希望每个人都在听我的演讲后能找到解决方案。
例如,让我们在生活中举一个更普遍的例子。当我们慢慢打开水龙头时,我们会发现水龙头下面会有水滴并将其放下。为什么水总是聚集在水滴和滴水中?实际上,这是一个化学问题。
水分子的氧原子将在氢原子之间产生相对较弱的氢原子,我们称之为“氢键”。这种氢键允许无数的水分子团结在一起,有效覆盖表面并拉出连接的水分子,使它们保持球形形状,就像我们吹泡泡一样。这就是为什么我们看到雨滴或水滴总是保持球形的原因。
托马斯·杨和杨方程
1805年,托马斯·杨(Thomas Young)观察到了一种现象,并提出了一个数学方程式来解释其奥秘。
这个方程意味着什么?例如,我们经常发现水膜在玻璃表面上存在,尤其是在下雨时。但是,如果您在塑料袋上撒上一滴水,我们会发现它实际上是一种半球形的形状。也就是说,在不同的表面上,水和固体之间的接触位置将形成不同的角度。我们可以将这个角度大致定义为接触角。当此接触角小于90度时,我们称其为“亲水性”。
当这个角度大于90度时,我们称其为“疏水”。
“从没有污渍的泥中”魔术
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基于这个概念,我们可以解释生活中遇到的一些问题。例如,您是否曾经从刷子中学到书法?许多学生已经学到了它,那么您会使用原始或成熟的宣传吗?
一些学生使用了生米饺子,发现纸将被剥去,并将墨水喷在纸张的背面。这是浸润的现象,我们也称之为亲水表面。这是因为本文的表面包含很多纤维素,并且在其上分布着许多“ -oH”羟基。它可以与水形成氢键,并牢固地将水与纸表面结合。
当我们使用工艺品时,它将在表面上的蜡质层覆盖,就像我们用来点亮灯的蜡一样,有效地防止了水的渗透。因此,当墨水滴在上面时,它将形成半球形状。此功能使我们的笔迹更清晰而不是墨水。
左:铁锅右:不粘锅
你煮了吗?那么,您在家使用铁锅还是不粘锅?当炒鸡蛋时,如果我们使用铁锅,就会有一个提示要添加更多的油,因为如果添加较少的油,鸡蛋就会粘住。如果使用了不粘锅,则将称为Teflon的涂层添加到锅的表面上,从而减少了鸡蛋和锅之间的粘附。然后,我可能不会使用石油或使用少量油炸鸡蛋。这是化学的影响。
您曾经学会过“爱情莲花”吗? “从不染色的淤泥中”是疏水性的一个非常典型的例子。
为什么莲花叶具有“从泥土中脱落而无需染色”的自我清洁特征?中国科学家在2002年发现了这个谜。它的叶片似乎很光滑,带有蜡状层。然而,在通过电子显微镜放大植物叶表面后,科学家发现在微观情况下,叶子上有许多密集的点形微纳米复合结构。微米是微米处的大小,而纳米法术意味着它将具有一些纳米尺度蜡绒毛。结合这种微纳米结构可以有效地将水排入球形状态,从而达到不粘水和“不染色的情况下出现”的作用。
莲花叶
除了水叶的莲花叶子外,诸如Sophora Leaf Cucumber之类的浮动植物还可以使用自己的结构使液滴在其上显得球形浸润。
每个人都读过卢·宾旺(Luo Binwang)的诗:“鹅,鹅,鹅,向天空唱歌。白发浮在绿色的水中,红色的手掌抬起晴朗的波浪。”白发在绿水中如何漂浮?
您是否曾经观察到经常用嘴啄尾巴的鹅?它的尾巴上有一个名为尾脂腺的地方,可以分泌大量油。因此,当它啄头发时,它可以将油修改为羽毛表面,从而获得非常好的防水性,即白发“漂浮的绿色水”。
相应的是“醉酒鸡”。鸡肉的尾巴脂肪并不那么发育,因此,当大雨大雨时,将其倒入没有良好防水效果的鸡肉中。
在北京,许多街道旁边有银杏树。在秋天,外面会有许多水果,主体上有一些银色的白色和黄色。当我们慢慢将这种水果插入水中时,我们会发现它会包裹一层空气膜。
企鹅也是如此。当企鹅迅速插入水中时,我们可以在其尾部看到一些白色气泡,并在顶部看到反射位置。这也是一个分层的空气膜,可以有效地减少阻力并使企鹅以25-30 km/h的速度游泳。
我们发现,自然界中的动植物可以通过在其表面上使用特殊的化学成分结构有效地实现超疏水性能。
换句话说,我们可以利用自然界的技巧来使用微纳米的这种复合结构以及对低表面化学物质的修饰来创建具有超疏水或非水 - 粘性功能的各种物质。
利用自然的方式解决生活问题
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返回最初的“酸奶盖”问题。如果我们将类似于莲花叶的结构修改为盖子或一瓶酸奶,那么当您撕开酸奶时,盖上就不会粘在盖子上。喝酸奶时,您不再需要舔盖子。
实际上,这种材料不仅对酸奶盖非常有用,而且实际上在我们的日常生活中非常有用,可以在我们的服装,食物,住房和运输中散布。
例如,当我们在衣服上修改这种材料时,无论是冬季穿着的羽绒外套还是夏天穿的衬衫,我们都不必担心在下雨时会溅出衣服,也不必担心在喝水或饮料时会溅出。
即使您拿一瓶可乐和一瓶番茄酱,也不必在衣服上撒上它,这些污渍也会自动滑下。目前,我可以和朋友一起玩。这是科学发现的好处。现在,您可以在互联网上购买这种超级疏水服。您可以尝试一下,效果仍然很好。
接下来让我们谈谈“食物”。当我们洗涤桃子和蓝莓时,我们将它们放入水中,将它们从水中取出,发现它们仍然干燥。因此,洗涤这种水果时,您需要添加一点洗碗液以清洁它。这种“困难”状态也是一种天然的超疏水现象。
当我们使用茶壶倒水时,我们会发现喷口中有一种钩状现象。南方人习惯于称这种现象为“流口水”,这确实就像在茶壶里流口水。
但是,如果我们将这样的橡胶喷口贴在喷口上,当我们倒水时,我们将不会有这样的“流口水”现象。
我们很难从瓶子里倒出番茄酱吗?但是,如果修饰这种涂层后,可以将番茄酱迅速从瓶中倒出,那么番茄酱就不会浪费。同样,牡蛎酱,酱油和用于烹饪的大豆油也可以与这种涂层一起使用以提高使用率并降低污染。即使使用后,该瓶子也可以重复使用,更环保。
关于“生活”。在日常生活中,如果地板,盖,桌子和椅子上有这样的涂料,我们不再需要担心水上溅出的水,也不需要担心它会被灰尘弄脏。
在我们建筑物的屋顶上有出色的防水涂料,这首诗中永远不会有任何现象,即“床边没有干燥的地方,雨脚就像麻木,不会割断”。
在雨季旅行时,如果可以在我们的交通工具,鞋底,衣服甚至伞上装饰这种超级疏水的油漆,那么当我们在潮湿的土地上行走或在雨中行走时,我们可以在雨中冷静下来,慢慢欣赏雨中的风景,而不再需要担心我们的衣服,鞋子或鞋子。
如果您有这样的雨伞,那么当您进入教学大楼和教室时需要将雨伞放开时,您不必担心雨伞上的水滴落入教室。
我们可以看到日常生活中的许多问题。但是,当我们走出教室并进入大自然时,您会发现大自然为您提供了许多解决这些问题的解决方案。
所有的眼睛伸手是界面。我希望每个人都从观察生活和理解自然,很好地学习界面化学,并在未来使我们的国家和我们的生活变得更好。
谢谢大家!
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