연꽃잎 위에서는 왜 물이 구슬처럼 굴러 다니나요?
안녕하세요
연꽃잎 표면에 물방울이 맺히면 퍼지는게 아니라,
구슬처럼 동글동글하게 굴러 다니는데요
이런 현상은 왜 생기는 건가요?
안녕하세요. 이만우 과학전문가입니다.
공원이나 인근 저수지에 많은 연꽃은 아름답기도 하지만 각종 산업에 발수의 힌트를 제공하는 역할도 합니다.
일명 연잎효과라고해서 lotus effect라고 부르는데..바로 연잎의 물방울을 튕겨내는 효과를 도료나 코팅쪽에 많이 활용하고 있죠
우선, 연잎의 표면 구조를 보면..
미세한 볼록 모양의 구조로 되어 있는데..물방울이 연잎의 구조 사이로 미세한 공기 주머니를 만들어내며 일시적으로 고정시키는 효과를
주며..연잎의 표면에는 물을 표면으로 미끄러지게 만드는 특별한 소형 분자와 첨가물이 있는데..
이러한 분자와 첨가물은 물 분자들과 더 양성의 상호작용을 하고, 물방울이 표면을 따라 미끄러지지 못하고 덩어리지게 되죠
또한, 연잎은 아주 미세하게 가는 돌기가 나와 있는데..표면장력이 높은 물방울들이 내부로 모일려는 성질에 의해 돌기(융기) 사이로
침투되지 못하고 돌기 위로 얹혀지게 되어 미세한 물방울들이 서로서로 합쳐지게 하는 효과도 있습니다.
결과적으로..연잎의 표면 구조와 물 분자와의 상호작용으로 물방울이 모여 발수효과를 나타내게 됩니다.
안녕하세요. 이형민 과학전문가입니다.
연꽃잎위에 물방울이 동그랗게 맺히는이유는 연꽃의 표면이 코팅이 되어있기 때문입니다. 따라서 흡수되지 않고 물방울 모양을 유지합니다
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
연꽃잎 표면에 물방울이 퍼지지 않고, 구슬처럼 동글동글하게 굴러 다니는 이유는 연꽃잎 표면에 있는 미세한 나노 돌기 때문입니다. 연꽃잎 표면에는 10~100나노미터 크기의 미세한 돌기가 수백만 개가 있습니다. 이 미세한 돌기는 물과 기름의 경계면을 형성합니다. 물은 기름을 밀어내기 때문에, 물방울은 미세한 돌기 사이에 갇히게 됩니다. 또한, 미세한 돌기는 물방울의 면적을 넓혀줍니다. 따라서, 물방울의 표면장력이 작아져서 퍼지지 않고, 구슬처럼 굴러 다니게 됩니다
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 연꽃이 겉으로는 일반 식물과 동일하게 보여도 실제로 표면에는 수많은 나노크기의 돌기가 있습니다. 또한 그 표면에는 왁스와 같은 코팅제로 코팅되어 있어서 돌기에 의해서 물이 표면장력이 작용해서 방울져서 떨어지게 되고 또한 왁스코팅으로 인해서 스며들지 않고 흘러 내리는 것입니다.
연잎을 자세히 살펴보면 잎 표면에 미세한 돌기들이 있는 것을 볼 수 있습니다. 그 사이를 공기가 채우고 있어 물방울이 돌기 사이로 침투하지 못하는 것입니다. 이러한 성질을 발수라고 합니다. 아우터의 표면이나 요거트 뚜껑 안쪽에도 이러한 발수 처리를 하기도 합니다.
안녕하세요. 김찬우 과학전문가입니다.
연꽃잎을 자세히 보면 보면 연꽃잎은 다른 잎들보다 훨씬 매끄럽게 보입니다. 현미경으로 나노 크기를 볼 수 있을 만큼 확대해서 들여다보면 육안으로 보이는 것과는 확연하게 다른데 사실 연꽃잎 표면은 3~10㎛ 크기의 수많은 혹(bump, 융기)들로 덮여 있고, 이 혹들은 나노크기의 발수성 코팅제로 코팅되어 있습니다
이러한 울퉁불퉁한 독특한 구조 덕택에 연잎 위에 떨어진 물방울은 잎 속으로 스며들지 못하고 흘러내리게 됩니다. 즉 연꽃잎 위의 물방울은 돌기 위에 떠 있기 때문에 표면에 접촉하는 면적이 크게 줄어들어 표면장력이 떨어집니다. 실제로 연꽃잎과 물방울의 접촉 면적은 덮고 있는 표면의 2-3%밖에 되지 않고 마치 물방울이 공기 위에 떠있는 모양이라고 보면 됩니다. 이렇게 불안한 상황에 물방울이 위치해 있다다 보니 물방울이 모이고 합쳐져서 무거워질 때 땅으로 미끄러져 떨어지게 됩니다.
도움이 되셨다면 추천과 좋아요 부탁드리겠습니다:)
안녕하세요. 이준엽 과학전문가입니다.
연꽃잎 표면에 물방울이 구슬처럼 동글동글하게 굴러다니는 현상은 "롤링 이펙트" 또는 "롤링 밸류"라고 불리며, 주로 로터포비아라는 형태의 식물 표면에서 나타나는 현상입니다. 이러한 현상은 물방울과 표면 사이의 특별한 상호작용에 기인합니다.
이 현상이 발생하는 이유는 다음과 같습니다:
내부 압력과 표면 장력: 물방울의 표면은 분자 간의 인력에 의해 낮아지는 표면 장력을 가지고 있습니다. 또한 물방울 내부는 내부 압력으로 인해 약간 팽창된 상태입니다.
경사면과 낮은 점촉: 연꽃잎의 표면은 로터포비아 형태로 되어 있어 물방울이 구슬처럼 굴러다닐 수 있는 경사면과 낮은 점촉을 가지고 있습니다.
점탄성: 로터포비아 형태의 표면은 물방울과 닿는 지점에서 점탄성을 띠어 물방울의 움직임을 원활하게 만듭니다.
이러한 조건 아래에서 물방울은 표면을 구슬처럼 굴러다닙니다. 표면 장력과 내부 압력, 표면의 경사면과 점촉, 그리고 표면의 점탄성 등이 결합하여 이 특별한 현상을 만들어내는 것입니다.
연꽃잎 위에서 물이 구슬처럼 굴러 다니는 현상은 "하이드로포비아(Hydrophobic) 효과"로 설명됩니다. 이 효과는 물과 표면 사이에서 발생하는 상호작용으로 인해 일어납니다.
연꽃잎의 표면은 보통 매우 매끄럽고 소형 입자로 덮여있어서 물방울이 물반점처럼 표면 위에 떠다닐 수 있는 조건을 만듭니다. 이때 물방울이 형성되는 과정은 다음과 같이 설명할 수 있습니다:
하이드로포비아 효과: 연꽃잎의 표면은 하이드로포비아성(물을 미끄럽게 하는 성질)을 가집니다. 이는 표면에 존재하는 미세한 입자들로 인해 물 분자가 표면과 닿을 때 격렬한 상호작용을 일으키며 물이 표면을 향해 들어가기보다는 주변으로 밀어내려고 하게 됩니다.
표면 장력: 하이드로포비아 효과로 인해 물방울은 연꽃잎 표면에 미세한 입자들의 덩어리 위에서 모인 것처럼 느껴집니다. 이때 물방울은 표면에서의 힘과 표면 내부의 분자 간 상호작용에 의해 압축된 형태로 유지되며, 이를 표면 장력이라고 합니다.
형태 유지: 물방울이 표면에 압축된 상태로 머무르면서 표면 장력과 하이드로포비아성이 함께 작용하여 물방울의 형태를 유지합니다. 이로 인해 물방울은 구슬처럼 표면 위를 굴러 다닐 수 있는 것입니다.
결론적으로, 연꽃잎 위에서 물이 구슬처럼 굴러 다니는 현상은 표면의 하이드로포비아성과 표면 장력의 상호작용으로 인해 발생합니다. 이러한 현상은 자연에서 많은 곳에서 관찰될 수 있으며, 물리적인 상호작용의 결과입니다.
안녕하세요. 조사를 해본 결과 연꽃잎 표면에 물방울이 맺히면 퍼지는게 아니라, 구슬처럼 동글동글하게 굴러 다니는 현상은 연잎효과라고 합니다. 이 현상은 연잎 표면에 있는 미세한 돌기들 때문에 발생합니다. 연꽃잎 표면을 현미경으로 관찰하면 마치 잔디밭처럼 미세한 돌기들이 빼곡히 박혀 있는 것을 볼 수 있습니다. 이러한 돌기들은 물과 닿는 면적이 적기 때문에 물과 잘 섞이지 않습니다. 또한, 이 돌기들은 왁스 성분으로 코팅되어 있어 물방울이 쉽게 굴러 떨어지도록 도와줍니다.
연잎효과는 연꽃이 물에 잠겨 있어도 썩지 않고 깨끗하게 유지될 수 있도록 해주는 역할을 합니다. 물방울이 퍼지지 않고 굴러다니기 때문에 잎에 붙은 먼지나 이물질을 씻어내는 데에도 도움이 됩니다. 참고 하셔서 도움되셨다면 추천 좋아요 부탁드려요~ 좋은 하루 되세요~ ^^
안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.
연꽃잎 위에서 물이 구슬처럼 굴러 다니는 것은 표면장력에 의한 현상입니다. 연꽃잎의 표면은 표면장력을 최소화하려는 경향을 가지기 때문에, 물이 구슬처럼 모여있는 형태를 보이게 됩니다.
안녕하세요. 박정철 과학전문가입니다.
연꽃잎은 표면이 왁스처럼 미끄럽고, 잎의 표면에는 미세한 돌기가 빽빽하게 나 있어 물방울이 잎에 달라붙지 않고 구슬처럼 굴러 떨어지게 됩니다. 이러한 연꽃잎의 특성은 '로열티(Lorica)'라고 불리는 물리적 현상 때문입니다. 로열티는 물방울이 잎의 표면과 닿을 때, 잎의 표면이 물방울의 면적을 줄이고 물방울의 표면장력을 증가시켜 물방울이 잎에 달라붙지 않도록 하는 현상입니다. 연꽃잎의 로열티는 여러 가지 산업 분야에서 활용될 수 있습니다. 예를 들어, 로열티를 이용해서 물방울이 잎에 달라붙지 않는 물질을 만들 수 있습니다. 이러한 물질은 빗물이나 눈이 차량이나 건물에 달라붙지 않게 하는 데 사용할 수 있습니다. 또한, 로열티를 이용해서 물방울이 잎에 달라붙지 않는 옷을 만들 수 있습니다. 이러한 옷은 땀이나 비가 옷에 달라붙지 않게 하여 옷을 더 오래 입을 수 있습니다.
