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植物の葉っぱ(その1)
こう雨が降り続くとやっぱり空が見たくて外に出て見たくなる・・。

‘洪水警報’が出ているのに、近くの川の様子を見たくなる心境に似た、というより‘その前兆’と言った方がいいかもしれない!

そんな訳で、玄関先へ出て見た・・・。
植物の葉っぱを眺めてみて、或ることに気づいた!

葉っぱは、全て撥水性のものとばかり思い込んでいたが・・・

① (超)撥水性
② 親水性
③ その中間


の葉っぱがある!

① 超撥水性

①DSC62-2
②DSC_3462-3
③DSC_3459-2
④DSC
⑤DSC_3459-3
⑥DSC_3460 (1)-2
⑦DSC_3460 (1)-3
⑧DSC_3460 (1)-4
⑨DSC_3460 (1)-5
⑩DSC_3460 (1)-6

この現象は、‘ロータス効果’として以下の文献にある通り解明・説明されている。
実は、この事は、当ブログでも何度も紹介してきた。
実際に私自身が、これに関する研究に取り組んで実用化した経験があるからである・・・。
(このことは機会があったら後日ご紹介したい!)

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%AD%E3%83%BC%E3%
82%BF%E3%82%B9%E5%8A%B9%E6%9E%9C

ロータス効果(ロータスこうか、英: Lotus effect)は、材料工学において、ハス科の植物に見られる自浄性を指す用語。ハス効果とも。

蓮(ハス、英: lotus)は泥の多い池や沼を好むが、その葉や花はきれいな状態を保つ。ヒンドゥー教では蓮華は純粋さや善性の象徴とされ、中国や日本では「蓮は泥より出でて泥に染まらず」と言い習わして、やはり蓮を愛してきた[1]。 ハスの葉を研究した植物学者により、そこに天然の自浄機構が備わっていることが発見された。
なお、「Lotus-Effect」と「ロータスエフェクト」は登録商標である[2][3]。

仕組みと応用[編集]
ハスの葉はその微細構造と表面の化学的特性により、決して濡れることがない。葉の表面についた水は表面張力によって水銀のように丸まって水滴となり、泥や、小さい昆虫や、その他の異物を絡め取りながら転がり落ちる。この現象がロータス効果として知られる。 またサトイモ(里芋)の葉などでも微細構造と表面の化学的特性から同様の効果が見られる。

ナノテクノロジーの分野では、塗料、屋根材、布などの表面でロータス効果を再現し、それらを乾燥したきれいな状態に保つ方法の開発が行われている。これは通常、フッ素化合物やシリコーンで表面を処理することで達成される。ポリエチレングリコールにグルコースやスクロースを組み合わせることでも同様の効果が得られる。今ではこの方法により自己洗浄を行う塗料や、温室の屋根に使うようなガラス板にロータス効果を持たせたものも市販されている。

身近な例としては、森永乳業のヨーグルト製品に採用されているアルミニウム製の蓋がある。従来の蓋では裏側にヨーグルトが付着しやすかったが、ハスの葉にヒントを得て東洋アルミニウムと共同で開発したトーヤルロータス(TOYAL LOTUS)という撥水性包装材を用いることでヨーグルトが付着しないようになっている。[4][5]

超撥水性を得るため、ある方法では、洗浄したアルミニウムのブロックの表面を水酸化ナトリウム水溶液に2時間浸し、水洗・乾燥後にスピンコーティング法で厚さ約2ナノメートルのパーフルオロノナン (C9F20) の膜を張った。これにより水滴との接触角が 67°から 168°に増大し、この効果はカッシーの式 (en:Cassie's law) によって説明された。電子顕微鏡で見ると、そのアルミニウムの表面にハスの葉の表面に似た多孔性の微細構造が観察できた[6]。


この文献の説明では、「葉の表面についた水は表面張力によって」と言う事だけの説明になっている!

この説明で足りないのは、

(a) 葉っぱの表面の状態を説明しないで、‘葉の表面についた水は表面張力によって’と言う事を言えば、どの葉っぱでも‘超撥水性’を示すと誤解されてしまう!

(b) 超撥水性を示す葉っぱの表面には、実は‘うぶ毛’が生えているから、そのために‘表面張力’が働く、という表現をすべき

(c) もう一つ、では何の目的でその葉っぱは、‘うぶ毛’を生やしてまで、水を‘玉っころ’にしようとしているのか?

にまで言及して欲しい!

このことは、上記文献にもある通り、或る程度説明がついている。

「丸まって水滴となり、泥や、小さい昆虫や、その他の異物を絡め取りながら転がり落ちる。」ことのためである。

勿論、‘異物’があれば、その葉っぱが、太陽光を吸収して葉っぱの裏側から取り入れた‘炭酸ガス(CO₂)’の‘カーボン(C)’と根から吸い上た‘水(H₂O)’の水素(H)から、‘葉緑素’を触媒として、炭酸同化作用と呼ばれる反応により、有機物、つまり植物本体を形成している物質を作り出すことの効率が落ちることを防ぐためである!

さてさて、それでは、二番目の‘親水性’とは?

(つづく)
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[2017/10/24 23:08] | サイエンス | トラックバック(0) | コメント(0) | page top
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