Lotus etkisi (süperhidrofobilik), bir katı yüzeyin (yaklaşık
mutlak) sıvı iticiliği etkisidir; nedeni, sıvı ile bu katı yüzey arasındaki
temas alanının azalmasına yolaçan mikro- nanskaladaki yüzeyin topografik
özellikleridir.
Lotus yaprağının yüzey özelliklerini ilk olarak 1997’de
Wilhelm Barthlott inceledi ve yaprağın kendini-temizleme olayını “Lotus etkisi”
olarak adlandırdı.
Lotus etkisi yaprakların mikro- nanoskala yapısının ve waks
kristallerle kaplanmış pürüzlü yüzeylerindeki epidermel hücrelerin
kombinasyonundan kaynaklanan bir özelliktir. Bu kristaller su itici bir tabaka
oluşturur; bu tabaka yüzeydeki pürüzlerle artırıl, böylece, bir lotus yaprağı
ile su damlası arasındaki arayüz, damlacık toplam alanının %1'inden daha az
olur ve yaprak yüzeyleri ile damlacık arasındaki temas açısı 1700'ye
erişebilen süperhidrofobik bir yüzey oluşmasını sağlar. Sonuç olarak yüzeydeki
su damlaları, damla ile yüzey arasındaki teması minimize edecek şekilde, hemen
hemen küresel bir form alır ve yaprağın yüzeyinden yuvarlanan su damlaları
yüzeydeki kirleri de beraberinde sürükler (Şekil-1).
Bu etki, ‘self-temizleme’, lotus yaprağının temiz kalmasını
ve kirlenmeye karşı direncini tanımlar. Yüzeydeki kirler (genellikle
yaprakların hücresel yapılarından daha büyüktür) yüzey üzerindeki pürüzlere
yerleşirler, üzerlerinden yuvarlanan bir su damlası (Şekil-2) kir partikülünü
olduğu yerden alır, götürür.
Zayıf ıslanabilirlik (doğal fenomen) özelliği nedeniyle,
lotus, lupin v.s. gibi bitkilerin yaprak ve çiçeklerinde, böceklerin
kanatlarında da self-temizleme etkisi gözlenir. Elektron mikroskopi tekniği, bu
tür yüzeylerin, su itici substanslardan yapılmış çivi benzeri yüzey
özelliklerine sahip olduğunu bulmaya yardım etmiştir (Şekil-3a). Böyle bir
yüzeydeki bir su damlacığı küçük bir temas alanına sahiptir ve yüzeye yapışamaz,
yuvarlanır ve tozu, kurumları, mantar sporlarını ve diğer yüzey kirliliğini
alır ve yüzeyin kendini temizleme etkisine yolaçar.
Günümüzde lotus etkisi, yüzey yapısından dolayı yüksek su
iticiliği olan malzemelerin ve kaplamaların geliştirilmesinde temel
oluşturmaktadır (Şekil-3b).
Şekil-1: Pürüzlülük ve self-temizlemenin şematik tanımı; (a) düz bir yüzeydeki su damlası ve kirlerin dağılımı, (b) pürüzlü yüzeyde su damlasının kirleri uzaklaştırması
Şekil-2: Su damlalarının bir
lotus yaprağı üzerindeki görüntüsü
Şekil-3: (a) Tavuskuşu kelebeği
kanadının yüzey dokusu, (b) bir polipropilen süperhidrofobik yüzeyinin
mikrografı
