共聚焦显微技术 | 生活中的仿生学

仿生学是指借鉴生物界中自然界已有的形态、结构、功能、行为和信息处理方式，将其应用于工程技术领域中的学科。

跳伞用的降落伞、木工用的锯子……都是人们根据大自然带来的灵感而发明的工具。在仿生技术中，微观尺度的仿生也是一个重要的研究方向，被广泛应用于纳米材料、纳米器件和生物传感器等领域。今天蔡司君带领大家一起来看一下生活中常见的仿生案例。

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莲叶效应

清晨的荷叶上总是布满了晶莹剔透的水珠，一阵风吹过，就像断了线的珍珠一样滚落，得益于荷叶表面的疏水性。

它是由于其表面有微米级别的小结构，呈现出一定的凹凸形状，使得水滴接触面积减小，水滴在表面的附着力减小，接触角增大，这种小结构使得水滴无法在表面上停留并快速滑落，这种现象被称为“莲叶效应”。借助于激光共聚焦显微镜，这些微小突起的3D结构清晰可见。

生活中常见的疏水材料荷叶精也是基于同样“莲叶效应”。荷叶精里所用到的碳氟材料是一种纳米级别的材料，通常由二氧化硅和碳氟化合物（例如氟化亚铁、氟化铝、氟化锌等）组成。这些碳氟化合物会在材料表面形成非常紧密的排列结构，形成类似于植物叶子表面的微观结构，从而使得表面能够表现出极强的疏水性。当水分子接触到这种表面时，由于表面能够迅速形成一个水滴，使得水滴的表面积非常小，从而使得表面能够抵御水分子的附着。

魔术扣

衣物的表面通常具有环状的纤维，苍耳通过其表面细小的倒钩能够轻易的勾住衣物。同时，苍耳的钩有着一定的弹性，在被拉伸后能够恢复成倒钩的形状，这也是苍耳能够反复粘在衣物的原因。

苍耳挂在人的衣物上

生活中常用到的尼龙搭扣就是基于此而设计的。尼龙搭扣由两面组成，一面附有环状结构，另一面则由许多倒钩组成，当两者相接触，钩与环相结合形成紧密的状态。

我们可以清晰的看到尼龙搭扣上的倒钩结构。在观察时，通过倾斜镜筒，可以从侧面更清晰的看到这些倒钩。