東方王科學祕密基地

奈米粒子很耐水

你是否看過蓮葉上小球般滾動的水珠？背後可藏著科學原理呵。

實驗材料

金屬湯杓、蠟燭、打火機。

實驗步驟

　1.利用打火機加熱蠟燭底部，滴出蠟油後，將蠟燭固定在桌面上。

　注意：本實驗用火時均要有大人陪同。

　2.點燃蠟燭，並將金屬湯杓內部對準火焰，每個部位停留數秒並來回移動，直到湯杓上附著的碳粒變成黑色。

　3.等內側完全變成黑色，且分布均勻就可熄火。剛離火時湯杓溫度較高，應小心避免觸碰燙傷。

　4.這時朝湯杓中加水，會形成水珠，不論如何滾動都不會浸溼，就像荷葉上的水珠一樣。

原來如此

奈米級的蓮葉效應

　不小心打破水銀溫度計時，能觀察到灑出的水銀會在表面滾動，不會潤溼桌面。這是因為當固體與液體間表面張力夠高，液體就無法在物體表面擴張，當然無法使表面變溼。

　不同於水銀，水很容易浸溼物體，但科學家觀察到蓮葉遇水常形成水珠，且水珠不只在上方滾動，還能清潔葉面，出淤泥而不染。

　細究原因發現是因蓮葉表面有蠟，以及尺寸約一百到兩百奈米的纖毛，才造成極為強大的疏水效果。此現象又稱為蓮葉效應或荷葉效應。

　奈米是一種長度單位，一公分等於一千萬奈米，不論是一奈米或一百奈米都是憑肉眼無法看見的尺寸。

　在這個實驗裡，我們利用蠟燭燃燒不完全時，會產生奈米尺寸碳粒的特性，使它附著在湯杓並展現出蓮葉效應。因為奈米尺寸碳粒防水，實驗完要用菜瓜布才能刷除碳粒。

　知道原理後，再來看看應用吧！

　1.取市售防水噴霧，朝想防水的物體表面噴灑，直到呈現溼潤狀態，靜置等待乾燥（下圖右）。

注意：建議戴上口罩，並在通風良好處使用，其他使用注意事項及適用材質，請參考商品說明。

　2.完成後進行灑水測試，未噴灑者沾水立即浸溼，但噴灑者遇水會讓水變成水珠。原來是透過防水噴霧，鞋子上已經附著一層奈米物質，因而展現出蓮葉效應呢（下圖左）！

生活應用

奈米光觸媒

　你或許看過某些空氣清淨機的廣告，標榜配備奈米光觸媒空氣淨化器，指的是清淨機內附可以吸收光能進行反應的催化劑，照射紫外光後能分解汙染物。最常見的催化劑為二氧化鈦。

　一般二氧化鈦粉末就有光觸媒特性。不過奈米級粉末更細小，就像糖粉比砂糖能更快溶解，奈米尺寸的二氧化鈦能提供更大接觸面積，使粒子活性更大，更容易發生反應，而且光照後還能由疏水變得親水，所以改用這種尺度，能更大程度發揮功能，有效分解汙染物。

　奈米光觸媒本身具備自潔特性，可抗菌防菌，還能快速淨化空氣，難怪許多商品愛使用呢！