תוצא לוטוס – הבדלי גרסאות

'''תוצא הלוטוס''' (באנגלית: '''Lotus Effect''') הוא תכונה סופר דוחה [[מים]] (סופר-[[הידרופוביות]]) של משטחים. שם התוצא הוא על שם תכונות משטחי [[עלה|עלי]] פרח ה[[לוטוס]] (''Nelumbo nucifera''). משטח [[עלה|עלי]] הלוטוס מצופה בשעווהב[[שעווה]] הידרופובית המכוסה בבליטות [[נאנומטר|ננומטריות]], שמקטינות למינימום את שטח המגע עם הנוזלה[[נוזל]]. [[מתח פנים|מתח הפנים]] של המים אינם מאפשרים להם לקיים תאחיזה ([[אדהזיה]]) למשטח שבין הבליטות הננומטריות. כתוצאה מכך המים יציבים יותר מבחינה אנרגטית כאשר הם נשארים כטיפהכ[[טיפה]] מלוכדת עם מינימום מגע עם פני שטח העלה ועם [[זווית מגע]] (contact angle) גדולה במיוחד.

עלי פרח הלוטוס שימשו השראה לפיתוח משטחים סופר-הידרופוביים אשר "מתנקים מעצמם". פני השטח מתנקים בעקבות דחיית הנוזל מפני השטח ויצירת מתח פנים אשר גורם לנוזל למזער את פני שטח המגע שלו עם המשטח תוך יצירת תלכיד בצורת [[כדור]] שמחליק ומרחיק את החלקיקים אשר נספחים אליו{{הערה|שם=ציטוט1|Solga, A., Cerman, Z., Striffler, B. F., Spaeth, M. & Barthlott, W. The dream of staying clean: Lotus and biomimetic surfaces. Bioinspiration & biomimetics 2, S126–34 (2007).}}.

הרעיון יושם בפיתוח חומרים חדשים כמו בדים[[בד]]ים, [[עץ]] וזכוכיתו[[זכוכית]]. בין הפיתוחים ניתן לראות חומר [[צבע]] לצביעת משטחים המתנקה מעצמו{{הערה|Forbes, B. P. Self-Cleaning Materials: Lotus Leaf-Inspired Nanotechnology, Scientific American, 88. (2008). http://www.scientificamerican.com/article/self-cleaning-materials/}}.

התכונה יוצאת הדופן של סופר-[[הידרופוביות|ההידרופביות]] של [[צמח]] הלוטוס מאופיינת על ידי שכבת ה[[אפידרמיס]] ההידרופובית אשר מורכבת ממבנה גאומטרי מרוכב של בליטות [[מטר|מיקרומטריות]] של תאי [[אפיתל]] ועל פניהן מבנים דמוי שעריות בגודל [[נאנומטר|ננומטרי]] העשויות משרשראות של [[פחמימנים]] אשר מרכיבים את השעווה האפיקוטיקולרית (נמצאת בשכבה החיצונית ביותר של העלה) שמונעת אובדן [[לחות]] מהצמח{{הערה|Bhushan, P. B. & Jung, Y. C. Lotus Effect : Surfaces with Roughness- y y Self-Cleaning g Induced Superhydrophobicity , and Low Adhesion Prof Bharat Bhushan Biomimetics- examples from nature.}}.

כוחות [[אדהזיה]] פועלים על שכבת ה[[אפידרמיס]] בין הנוזל למשטח העלה, ככול שכוחות אלו יגדלו כך [[שטח]] המגע בין טיפת המים למשטח העלה יגדל. לעומת זאת כוחות [[קוהזיה]] פועלים בתוך הטיפה בין מולקולות המים לבן עצמן, ככול שכוחות אלו יתעצמו הם יצמצמו את שטח המגע בין הנוזל למשטח העלה כך שתיווצר צורת הטיפה זקופה על פני העלה. בשל האופי ה[[הידרופובי]] של משטח העלה כאשר טיפת המים יוצרת מגע עם העלה מאזן הכוחות הוא לטובת ה[[קוהזיה]] בין חלקיקי המים דבר הגורם להגדלת [[זווית מגע|זווית המגע]] ולצמצום שטח המגע בין טיפת המים למשטח העלה. התופעה הזו גוברת בעקבות בועיות האוויר הממלאות את העמקים הנוצרים בין הבליטות ומפחיתות עוד יותר את שטח המגע בין טיפות נוזל לעלים{{הערה|Bhushan, B. Biomimetics inspired surfaces for drag reduction and oleophobicity/philicity. Beilstein journal of nanotechnology 2, 66–84 (2011).}}.

צורת טיפת המים על פני השטח תלויה ב[[זווית מגע|זווית המגע]] אשר הינה הזוויתה[[זווית]] בין המשיקה[[משיק]] לדופן הנוזל למשטח המצע שמתחת הטיפה. כאשר הטיפה מתפשטת ותופסת שטח נרחב על [[זווית מגע]] אשר קטנה מ-90° ואזאז המצע נחשב ל[[הידרופילי]]. לעומת זאת, כאשר הטיפה במצב של צביר אז זווית המגע גדולה מ-90° והמוצק הוא [[הידרופובי]]. ככל שזווית המגע גבוהה יותר ההידרופוביות גבוהה יותר. לפיכך ניתן להבין כי תכונת ה"נקיון העצמי" תלויה בהיוצרות [[זווית מגע]] גבוהה ביותר בין פני השטח לנוזל אשר מעידה על סופר הידרופוביות וגורמת לדחיית הנוזל ויצירת טיפה מלוכדת.