为啥李子洗着洗着表面形成透明球？

撰文 | 乌其多

审校 | 河边的卡西莫多

最近小红书上有人发帖如下：

（图片来源：小红书up主法斗五花妹妹，已获作者授权）

该贴引发数百万人围观，评论区纷纷求手机壁纸，也有不少美术生在祈祷千万别被老师看见，以免当做写生素材。无论是当壁纸还是当素材，只因李太美。

不过，还有比李子更美的，那就是银杏“果”（银杏属于裸子植物，严格来说没果实）：

银杏入水前（图片来源：网络）

银杏入水后：银杏之名，确实不白叫（图片来源：网络）

除了银杏果，银杏叶子洒上水后，颜值也不输荷叶滚珠：

（图片来源：atlasofscience）

李子、银杏果、银杏叶的外皮上，均有沉积蜡质结构，遇水出奇迹的原因就源于该结构所体现出的拒水性，也就是超疏水效应。

超疏水性果实还有一个经典的案例是蓝莓，植物界蓝色果实的植物很少，蓝莓也是因为表皮结构才呈现出蓝色的。

地球生物体作为“固体”，时刻与气态、液态环境发生着物理相互作用，其中超疏水效应属于很常见的现象——我们星球上存在着大约2.5亿平方千米的超疏水植物表面。除了植物外，很多动物也很好利用了这一原理，用两种生活在水里的昆虫举例：

主要在水面活动的水黾（属于黾蝽科），之所以能轻盈穿过水面，而不被表面张力困住，除了靠其迷人大长腿外，还需要超疏水性“腿毛”加持：

（图片来源：Bing）

而需要潜入水下捕食的划蝽（属于划蝽科）全身布满超疏水的毛，在水中不仅自带美颜，更重要的是形成的气膜就相当于自带氧气包，可以很好辅助呼吸：

（图片来源：Bing）

啥是超疏水效应？

众所周知，水和油互不相溶。

看起来似乎是水排斥油，但实际上油分子和水分子之间实际上是相互吸引的，只不过这种吸引力远不如水分子之间的氢键网络作用力强。

一个水分子最多能通过氢键与四个水分子链接（图片来源：Bing）

我们可以理解为，水分子和水分子为了在一起玩，“排挤”油分子，迫使油分子聚集到一块。这种由水引发的油分子之间的吸引力被称为疏水相互作用。

至于疏水程度，是由液体-蒸汽界面与固体表面之间形成的接触角决定。接触角大于 150° 的表面，就被称为超疏水表面。

从左到右按照接触角可划分为：超亲水性、亲水性、疏水性、超疏水性（图片来源：mdpi.com）

日常生活中，我们经常会看到水滴在煎锅上滚动，其实也是利用了疏水性涂层，其中最经典的材料是特氟龙（Teflon）。特氟龙的接触角约为 105°，离很多动植物表皮的疏水能力还是有差距的。

特氟龙是实现锅“不沾”的一种经典材料（图片来源：mdpi.com）

在自然界，植物主要是通过两种方式来实现超疏水性，一种是本文开头，李子葡萄银杏等外种皮上脂肪酸的衍生物——也就是蜡质结构，还有一种是毛发状结构：

荷叶表面的凸起结构（图片来源：mdpi.com）

疏水性为什么导致水中果变透明甚至发光？

至于李子、葡萄等放入水中变透明，其实属于经典的物理光学游戏：

这些果子表面布满了蜡质结构或者微小突起，疏水效应又导致水被迫“架”在了这些小结构的顶端。这样一来，在水的下方和果子真实的表皮上方之间，就困住了一层非常薄的空气。

植物表皮示意图（图片来源：mdpi.com）

当光穿过水达到这层空气时，涉及一个基本概念——折射率，折射率就是衡量光线穿过某种物质时“弯曲程度”的指标。

空气的折射率非常低（接近1），而水的折射率约1.33，高于空气。因为折射率差别很大，光线在这个水-空气的界面上会再次折射，同时，空气层本身的厚度和结构会导致光线发生散射。

这种在水-空气界面发生的综合效果，覆盖了果子表皮本身的颜色。最终进入我们眼睛的，主要就是各种波长的白光，看起来就像一层均匀、闪亮的银白色或灰白色薄膜覆盖在果子表面。

银杏为啥显得特别银亮？

银杏叶和银杏果外表皮脂类的浓度很高，也就是特别“油”，这会导致其蜡质层上的结晶体呈管状叠加状态。

银杏表皮蜡质晶体（图片来源：知网《银杏叶表皮特征及其气孔发育》陈立群）

这种紧密排列的晶体结构，比普通果实的绒毛或颗粒状蜡晶更规则、密度更高，能锁住更厚的空气层。其平整晶体表面像微型镜片，叠加光干涉效应，增强蓝紫光反射，就会形成冷调银光。

银杏作为现存最古老的树种之一，经常被称为“活化石”。其超疏水性或许是其祖先在侏罗纪气候影响下，演化出的一种持续适应性状。

最早的银杏类植物出现于二叠纪（图片来源：Bing)

参考资料

[1]https://www.nature.com/articles/417491a

[2]https://naturesraincoats.com/hydrophobic-and-superhydrophobic-surfaces/

[3]https://www.researchgate.net/publication/281650334_Plant_cuticular_waxes_A_review_on_functions_composition_biosyntheses_mechanism_and_transportation

[4]https://www.mdpi.com/2079-4991/12/1/44

来源：把科学带回家

编辑：凉渐

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