ロータス効果による超撥水力

「蓮は泥より出でて泥に染まらず」と言われるように、蓮(ハス)の葉は驚異的な撥水性を示すことはよく知られています。撥水性とは水をはじく性質のことです。
ハスは英語でロータス(lotus)というため、ハスの葉のこの撥水性の効果をロータス効果と呼びます。

-ハスの葉は汚れないのです-

ハス(蓮)の葉

ハスは水面に葉を茂らせ、夏の早朝に美しい花を咲かせますが、このハスの葉には水をはじくという特徴があります。ハスの葉の上に雨が降っても、水滴となって、ころころ転がるだけで葉は濡れません。また、水滴は葉の表面に付着している泥やほこり、小さな虫までも取り込みながら転げて、汚れを落とすという自浄作用があります。この作用があるため、ハスの葉はいつもきれいな状態にあるのです。 ハスは葉の表面が汚れていると、生きていくのが難しくなります。 レンコンはハスの地下茎が肥大化したものです。泥に埋もれているレンコンから長い葉柄が伸びて水面より上に出て、ハスの葉の中央の裏側とつながっています。ハスの葉の中央部には小さな穴があいていて、葉につながっている葉柄の内部にも空洞があり、この空洞は、地下茎であるレンコンの穴とつながっています。 レンコンは泥の中にあって、それ自体では呼吸ができないので、ハスの葉から葉柄を通して酸素を供給しているのです。 ハスの葉が汚れてゴミがたまり、穴がふさがってしまうとレンコンに酸素を供給できなくなってしまいます。 以上のことからハスの葉は汚れない状態にしておく必要があるのです。

-ハスの葉が汚れない理由とは-

植物の葉は通常、表面にワックス成分が分泌されているため、ある程度の撥水性があり、ハスの葉もプラントワックスと呼ばれるロウのような物質で覆われています。
また、ハスの葉の表面には5~15μm(μm:1mmの1000分の1)の毛のような突起物が20~30μmの間隔で付いています。この突起物が空気のクッションを作って水滴を支え、これにより撥水性をさらに高められます。
この撥水性により、葉の上の水分は濡れることなく、水滴となり、葉の上の埃などの汚れを取り込みながら転げて、汚れを落とすという自浄作用があります。
このようなハスのロータス効果はドイツのボン大学のバートロット(Wilhelm Barthlott)氏により1997年に発見されました。

-ロータス効果の原理-

撥水性と接触角
水をはじく性質を撥水性といいます。撥水性の逆の意味の用語はぬれ性です。
撥水性がよいということは、ぬれ性が悪いということです。逆に、撥水性が悪いということは、ぬれ性がよいということです。撥水性のよしあしは、液体の表面が固体と接するところで液面と固体面がなす角である、接触角で表すことができます。
接触角が0°に近いほど、撥水性が悪くなり、接触角が180°に近いほど撥水性がよいということになります。 一般的に接触角が150°を超える表面を超撥水性表面といわれています。