有了這項技術，喝酸奶再也不用舔蓋了！
我們在生活中會遇到很多的問題，
但只要來到教室之外，
你會發現大自然已經提供了很多方法。
大家好，我是董智超，來自中國科學院理化技術研究所。今天我想帶着大家一起發現生活中的問題，再去大自然中去尋寶。
尋寶是什麼？像是尋找一個阿拉丁神燈，像尋找一個錦囊妙計，我們去找到自然的策略來解決日常生活中遇到的問題。
比如大家喜歡喝酸奶嗎？但是當我們用吸管喝完酸奶以後，總會感覺沒有喝乾淨，撕開蓋子的時候發現上面還黏附很多酸奶。你會如何去做？會舔酸奶蓋嗎？我女兒不光會舔酸奶蓋，她還會拿手指抹一抹、扭一扭再舔到嘴裡。所以我就總去阻止她，因爲這樣的話，就把手上的細菌帶到肚子裡去了。
那如何去解決這個惱人的問題呢？希望大家能夠聽完我的演講之後，就能找到辦法。
再比如說，我們舉一個生活中更常見的例子。當我們慢慢地打開水龍頭的時候，我們會發現水龍頭底下會有水滴會一滴一滴地滴下來。爲什麼水總會聚集成水滴再滴下來呢？其實它是一個化學問題。
水分子的氧原子跟氫原子之間會產生比較弱的，我們稱之爲“氫鍵”的作用。這個氫鍵讓無數的水分子聯合在一起，有效地覆蓋在表面拉扯着相連的水分子，使其維持成一個球形，就像我們吹泡泡一樣。這也就是我們看到雨滴或者水滴總是保持球形的原因。
▲托馬斯·楊與楊氏方程
1805年，托馬斯·楊觀察到一個現象，併爲此提出了一個數學方程去解釋它的奧秘。
這個方程是什麼意思呢。舉個例子，我們常常能在玻璃表面發現水膜的存在，尤其是下雨的時候。但是如果在塑料袋上面灑了一滴水滴，我們看到其實是半球形的形態。也就是說，在不同的表面上，水與固體之間相接觸的位置會形成不同的角度。這個角度我們可以粗略地把它定義爲接觸角。當這個接觸角小於90度的時候，我們就稱之爲“親水”。
而這個角大於90度的時候，我們就稱之爲“疏水”。
“出淤泥而不染”的魔法
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基於這個概念，我們就可以去解釋生活中遇到的一些問題。比如說，大家有沒有學過毛筆書法的？好多同學都學過，那你們用的是生宣還是熟宣？
有的同學用過生宣的話，就發現會洇紙，墨洇到紙背去。這就是一種浸潤現象，我們也把它稱之爲親水的表面。這是由於這個紙表面是有很多纖維素，其上分佈有很多“-OH”的羥基，它能夠跟水形成氫鍵，牢固地把水束縛在紙的表面。
而當我們使用熟宣的時候，由於它表面會覆蓋一層蠟質層，就像我們點燈所用的蠟，有效地阻止了水的滲透。於是當墨汁滴在上面的時候，就會形成一個半球的形狀。那這樣的特性使我們寫字的字跡變得更清晰，也不會洇墨。
▲左：鐵鍋 右：不粘鍋
大家做過飯嗎？那你在家裡使用的是鐵鍋還是不粘鍋？在炒雞蛋的時候，如果我們使用的是鐵鍋，有一個小竅門就是一定要多放油，因爲油放少了的話雞蛋就會粘上去。如果使用不粘鍋的話，由於在鐵鍋表面加上了化學家發明了一種叫做特富龍（Teflon）的塗層，降低了雞蛋與鍋之間的黏附。那麼我可能不用油，或者使用少量的油，就能夠把雞蛋煎好，這就是化學的作用。
大家有學過《愛蓮說》嗎？“出淤泥而不染”就是一個非常典型的疏水的例子。
爲什麼荷葉會有這樣“出淤泥而不染”的自清潔特性呢？我國科學家在2002年的時候發現了這一奧妙。它的葉片看似是光滑的，有一層蠟質層的存在。但是科學家們通過電子顯微鏡放大植物葉片表面後發現，在微觀情況下，葉片上有很多密密麻麻的點狀的微納米複合結構。微米是代表尺度是在微米的尺度，而納米指的是它會有一些納米尺度的蠟質絨毛。這種微納米的結構相結合，就能夠有效地將水排斥成一個球形狀態，從而實現不粘水以及“出淤泥而不染”的效果。
▲槐葉萍
除了挺水的荷葉以外，浮水植物比如說槐葉萍，也能夠用其自身的結構使液滴在其上呈現球狀的浸潤狀態。
駱賓王的詩句大家都讀過：“鵝鵝鵝，曲項向天歌。白毛浮綠水，紅掌撥清波。”白毛浮綠水又是如何做到的呢？
大家有沒有觀察過鵝，它經常會用嘴去啄自己的尾部。它的尾部有一個地方叫做尾脂腺，能分泌很多的油脂。於是它在啄毛的時候，就能夠把這個油油脂修飾到羽毛的表面，從而實現非常好的防水性，也就是白毛“浮綠水”。
而與之相對應的就是“落湯雞”。雞的尾脂腺沒有那麼發達，所以當下大雨的時候，由於沒有那麼好的防水效果，它就被澆成落湯雞了。
在北京，很多街道旁邊都有銀杏樹。等到秋天的時候，樹上就會結很多這種外面有些銀白色，主體是黃色的一種果子。當我們慢慢地把這個果子插入到水中，就會發現它會包裹了一層氣膜。
企鵝也是如此。當企鵝快速地插入到水中，我們可以看到它的尾部有一些白白的氣泡，頂上有反光的位置。這也是層氣膜，這能夠有效地減阻，使企鵝的游泳速度可以達到25-30千米/時。
我們發現，自然界中的植物也好、動物也好，它們利用自身表面特殊的化學組成結構，都能有效地實現超疏水的特性。
也就是說，我們可以利用來自自然的錦囊妙計，用這種微納米的複合的結構，再加上低表面化學物質的修飾，製作出各種具有超疏水或者不沾水功能的物質。
用自然之道破解生活問題
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回到最開始的“酸奶蓋”問題。如果我們對酸奶的蓋子或者是瓶體修飾一層類似荷葉這樣的結構，那麼當你再撕開酸奶的時候，蓋上就不會有酸奶的黏附。你喝酸奶的時候，就再也不用舔蓋了。
其實這種材料，不僅對酸奶蓋來說很有用，它其實在我們的日常生活中，都是非常有作用的，遍佈於我們的衣、食、住、行。
比如我們把這種材料修飾到衣服上，無論是冬天我們穿的羽絨服，還是我們夏天穿的襯衫，都不用擔心下雨的時候會濺溼你的衣服，也不用擔心在喝水或者是喝飲料的時候被濺溼了。
即便拿一瓶可樂，拿一瓶番茄醬，灑在衣服上也不用洗，這些污漬自動地就滑落下來了。此時我就可以跟小夥伴一起，盡情地玩耍了。這個就是科學發現帶來的好處。現在網絡上就可以買到這種超疏水衣服，大家可以去試一試，效果還是不錯的。
我們接下來再去說“食”。我們在洗桃子、藍莓的時候，把它放到水裡，再從水裡拿出來，會發現它依然是乾爽的。所以說去洗這種水果的時候，要加一點洗潔精才能把它洗乾淨。這種“不好洗”的狀態也是天然的超疏水現象。
我們在使用茶壺倒水時，會發現在壺嘴處有勾水現象。南方人習慣將這種現象稱之爲“流口水”，確實像茶壺流口水一樣。
但是如果我們在壺嘴處黏附上這樣一個橡膠壺嘴以後，我們再倒水的時候，就不會有這種“流口水”現象的發生。
我們想把瓶子裡的番茄醬倒出來是不是特別費勁？但如果修飾上這樣的塗層以後，番茄醬也能快速地從瓶子中倒出來，這樣的話也就不會浪費番茄醬了。與之相似的，做飯中所使用的蠔油、醬油、豆油，是不是都能用上這種塗層，來提高使用率，減少污染。甚至使用完以後這個瓶子還可以重複利用，更加環保。
關於“住”。在日常生活中，如果在地板、被罩、桌椅上都有這樣的塗層以後，我們就再也不用擔心水迸濺在上面了，也不用擔心它被灰塵弄髒了。
有優秀的防水塗層修飾在我們的樓頂，也再也不會出現詩詞中所說的“牀頭屋漏無干處，雨腳如麻未斷絕”的現象了。
在雨季出行時，如果在我們的交通工具上、鞋底上、衣服上，甚至雨傘上都能修飾上這樣的超疏水塗料，那麼當我們走在溼濘的土地或者在雨中散步的時候，我們就可以靜下心來去慢慢地欣賞雨中的風景，再也不用擔心衣服、鞋或者身體被雨水打溼。
如果你有這把雨傘，在進入教學樓和教室需要把傘收起來的時候，也不用擔心傘上的水滴會滴落到教室當中。
我們在日常生活中能看到很多的問題。但是當我們走出教室，來到大自然中，你會看到自然界中給你提供了很多解決這些問題的方法。
目之所及，皆爲界面。希望大家從觀察生活、認識自然開始，學好界面化學，讓我們的國家、我們的生活在未來變得更美好。
謝謝大家！
來源：格致論道講壇
編輯：小咕咕
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