왜 연꽃은 오물에 오염되지 않는 거지요?

이 글은 “왜 연지는 오물에 오염되지 않는가?”라는 주제로 시작하여, 위엔유(Wei Yingwu)와 주敦야(Zhou Dunyi)의 고대 시문을 인용하며 연지의 문화적 의미를 설명한 후, 독일 학자들의 연구 결과를 소개하며 연지의 표면 미세 구조와 왁스 같은 돌기가 만들어내는 연지 Effect(疏수 효과)가 액체 방울이 오염물을 포함하는 상태에서 자동 세척이 가능한 이유를 설명합니다. 마지막으로 초疏수 표면의 특성, 자연에서 비슷한 구조, 그리고 관련 생체 모방 연구 및 응용 성과에 대해 언급합니다.

왜 연꽃은 오물에 오염되지 않는 거지요?

당시 시인 웨이应用의 시 '이야기의 이야기'는 연인이 사라진 후 남은 시간을 소환하는 시이며, 그 안에는 사랑에 대한 아름다운 상상력이 담겨 있습니다.

“秋荷一滴露,清夜坠玄天。将来玉盘上,不定始知圆。”

송대 학자 주동이기도 이 작품에서 연인의 사라진 모습을 아름다운 시로 표현했습니다.

“出淤泥而不染,濯清涟而不妖。”

후대의 학자들은 연인의 고결한 품성을 비유하며 이 구절을 인용했습니다.

荷叶效应
荷叶为什么“出淤泥而不染”呢?
1997년 독일 본대 식물학 교수인 바슬로트는 전자현미경으로 荷叶의 표면 구조를 관찰하며 이 비밀을 밝혔습니다.
荷叶 표면에는 약 5~9μm 높이와 약 12μm 간격의 凸起가 있고, 각 凸起 표면에는 약 200nm 직경의 왁스 凸起가 있습니다. 이는 “미크로-구조”에 “나노-구조”가 추가된 것입니다.
荷叶 표면에는 이러한 “마이크로-나노 구조”가 밀집되어 있고, 왁스의 반발력으로 인해 액체는 凸起 사이에 들어갈 수 없고, 凸起 위를 따라 구멍을 뛰어다닙니다.
그로 인해 荷叶와 액체 사이에 반발력이 생기며, 우리는 “荷叶 효과”라고 부릅니다.
荷叶 표면에 오는 오물은 액체와 함께 ρολλ링하여 쉽게 제거됩니다.

荷叶 효과를 가진 표면은 모두 자가 청소 기능을 가지고 있습니다.
만일 표면과 액체 사이의 반발력이 매우 강할 경우, 이는 “초疏수 표면”이라고 합니다. 이러한 표면은 또한 저항력을 줄이는 데에도 도움이 됩니다.
荷叶의 蜡质이 사라진다면 荷叶의 초疏수 특성도 사라집니다.
하지만 荷叶은 자동으로 왁스를 분비하며, 왁스가 보충되면 초疏수 특성이 회복됩니다.
荷叶과 비슷하게, 자연에서 우수한 초疏수 특성을 가진 식물 표면은 거의 모두 마이크로-나노 구조를 가지고 있습니다.
불완전한 통계에 의하면, 자연에서 약 1,200종의 물 위를 거할 수 있는 昆虫이 있고, 이들의 다리도 마이크로-나노 구조를 가지고 있습니다.
중국 과학원 화학 연구소는 다양한 식물 잎 및 꽃 표면을 연구하며, 많은 초疏수 재료를 합성하고 자가 청소 기능을 가진 의복을 제조하며 초疏수 분야에서 영향력을 행사하고 있습니다.