很久很久以來，優化的自潔功能已在自然界存在，荷花葉子就是其中的代表。荷葉表面具有很好的憎水性，并實際上是不能潤濕的，它還是出淤泥而一塵不染。經研究發現，荷花葉子之所以具有以上性能，是因為葉子表面既憎水，又有一個顯微結構。

荷葉自潔效應：

v  荷葉的基本化學成分是葉綠素、纖維素、淀粉等多糖類的碳水化合物，有豐富的羥基OH-、氨基NH-等極性基團，在自然環境中應該很容易吸附水分或污漬。但荷葉葉面卻呈現具有極強的拒水性，灑在葉面上的水會自動聚集成水珠，水珠的滾動把落在葉面上的塵土污泥粘吸滾出葉面，使葉面始終保持干凈，這就是著名的“荷葉自潔效應”。

荷葉的微觀結構：

v  通過掃描電子顯微鏡圖像，可以清晰地看到，在荷葉葉面上存在著非常復雜的多重納米和微米級的超微結構。荷葉葉面上布滿著一個挨一個隆起的“小山包”（每兩個小山包之間的距離約為20－40μm）在山包上面長滿了絨毛，在山包頂又長出了一個個饅頭狀的“碉堡”凸頂。整個表面被微小的蠟晶所覆蓋（大約200nm－2μm）。

因此，在“山包”間的凹陷部份充滿著空氣，這樣就在緊貼葉面上形成一層極薄、只有納米級厚的空氣層。這就使得在尺寸上遠大于這種結構的灰塵、雨水等降落在葉面上后，隔著一層極薄的空氣，只能同葉面上“山包”的凸頂形成幾個點接觸，由于空氣層、“山包”狀突起和蠟質層的共同托持作用，使得水滴不能滲透，而能自由滾動。雨點在自身的表面張力作用下形成球狀，水球在滾動中吸附灰塵，并滾出葉面，這就是"荷葉效應"能自潔葉面的奧妙所在。

荷葉表面的電鏡掃描圖：

表面潤濕原理：

v  當雨滴接觸荷葉表面時，荷葉表面和雨滴同時被周圍的空氣所包圍。這樣就有三種物質互相接觸，固體，液體和氣體。這三種物質的邊界作用決定了水滴的形狀和液體如何在固體表面散開，也就是如何潤濕固體底面。對親水性的粗糙表面，越粗糙越易被潤濕，對疏水性表面，越粗糙越不易被潤濕。

v  粗糙的疏水表面使水不能進入葉子內部，僅在葉面形成水珠，水和葉子表面間的接觸面積只有2%～3%，從而降低兩者間的摩擦力，使水滴極易從葉面滾落而不沾污葉面，表現出良好自潔性。當液面沾有塵埃等固體微粒時，塵埃能被水潤濕，沾污在水滴上，并隨水滴的滾落而被洗掉。即使是疏水性污垢，也由于其與葉面上凸起部分的接觸面積極小，使水和油污的黏著力大于葉面凸起部分上蠟晶與油污間的黏著力，而易于隨水滴的滾落而被洗去。

v  如果表面是光滑的，則灰塵微粒能夠更強地貼附在完全光滑的表面而不是水滴表面，滴落的水滴只是把它稍微推到一邊。但是，如果表面是粗糙的，則灰塵將會更好的貼附于水滴表面而不是粗糙表面，然后隨著水滴滾落。

荷葉效應乳膠漆：

v  荷葉效應乳膠漆就是能保持外墻面干燥清潔的一種建筑涂料，它是仿生學在建筑涂料中應用的一個例子。

v  這種荷葉效應乳膠漆采用具有持久憎水性的少乳化劑有機硅乳液等一些專門物質，并形成一個納米級顯微結構，從而使其涂膜具有類似荷花葉子的表面結構，達到拒水保潔功能。

    荷葉                                                        荷葉效應乳膠漆

荷葉效應防水漆：

衛生間是家庭中濕氣最重的區域，所以人們在天花板、墻壁和地面的處理上總是把防水放在第一位，瓷磚和鋁扣板的使用頻率最高。其實衛生間的墻壁完全可以用防水漆來粉刷。采用荷葉表面技術，加強了防水透氣性，確保墻面不受水汽侵蝕漆膜的牢固性不僅抗得住衛生間的潮氣，甚至能適用于建筑的外墻。

模擬荷葉制造憎水性膜：

這種膜能模擬荷葉，在表面上如有水，這些水就會聚成珠而滾掉，因此即使在下大雨時其表面也能保持干燥狀態。小水滴在滾動時還能將灰塵粒子集合在一起，因此表面有“自清洗”作用。這種膜可用普通氣溶膠噴涂到表面上。當噴涂層的憎水作用被磨掉時，很容易進行再次噴涂。