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人类能像壁虎一样在墙上行走自如吗?

2015-12-17 浏览: 671 评论:0

摘要: 在电影《谍中谍4》中,阿汤哥曾戴着一双“壁虎手套”,顺着玻璃墙,徒手攀爬世界第一高楼——哈利法塔。 当然,这只是电影的一个桥段,壁虎手套是人们想象出来的。但在自然界中,壁虎爬墙的本事,却真的让人类垂涎三尺。无论是粗糙的树干,还是光滑的玻璃,壁虎都能行走如飞。壁...

在电影《谍中谍4》中,阿汤哥曾戴着一双“壁虎手套”,顺着玻璃墙,徒手攀爬世界第一高楼——哈利法塔。

当然,这只是电影的一个桥段,壁虎手套是人们想象出来的。但在自然界中,壁虎爬墙的本事,却真的让人类垂涎三尺。无论是粗糙的树干,还是光滑的玻璃,壁虎都能行走如飞。壁虎为什么有如此神奇的本领?

原来,秘密就在壁虎的脚掌上。

人类能像壁虎一样在墙上行走自如吗?

人们曾经以为壁虎的脚掌能在各种材质的墙壁上行走,是由于粘液或脚掌上小吸盘的帮助。但这些假设很快被实验推翻了。简单想一想就能明白,如果壁虎是被粘液或吸盘牢牢地吸附在墙上,它怎么能够灵活地迈步呢?所以,壁虎行走的迷题一直没有很好的解释。

人类能像壁虎一样在墙上行走自如吗?

直至2000年,美国科学家用电镜放大观察壁虎的脚掌,发现壁虎的脚掌充满了无数小的毛状物体。由于这些物体比较硬,又称为“刚毛”。那些看似小钩子一样的刚毛末端,实际上是开叉的,每根刚毛都分成了100-1000根更细的绒毛,这些绒毛的尺寸小到纳米级品。

因为这些绒毛如此之小,以至于整体的表面积大大提高。极大的增加了壁虎脚掌的表面积,特别是当壁虎攀在那些粗糙的物体表面时,这些绒毛更能填满那些细小的坑洼。

人类能像壁虎一样在墙上行走自如吗?

现在要说的,就是壁虎最牛B的地方了。它根本不是靠人们想像的宏观条件下的力吸附。它依靠的是刚毛上的小绒毛,与墙壁产生的范德华力——也就是说,是它脚掌上的分子与墙壁分子间产生的力!

说到范德华力,是一种发生于分子与分子之间的吸引力。下面的小实验可以让你体会到范德华力的力量。

找两本厚一点的书,最好是纸张薄软一点的,像洗扑克牌一样把两本书的书页一张压一张的叠在一起。全部叠完后用手压一压,然后分别抓住两本书的书脊,试试能把它们拉开吗?把两本书“粘”在一起的力量,就是范德华力。

人类能像壁虎一样在墙上行走自如吗?

如果你没有耐心把两本书一页一页的交叠,也可以去买一部新手机。很多人都特别享受揭开新手机屏幕保护膜的那个瞬间,其实那层膜就是靠范德华力“粘”在手机屏幕上的。

相比让原子构成分子的那些作用力,范德华力很小,生活中我们往往不会在意到它的存在。但是这个很小,只是相对来说的。亿万根这样的绒毛足以产生巨大的吸引力,从而可以使得壁虎爬上任何物体表面,甚至玻璃的天花板。有科学家测算,壁虎脚掌上刚毛产生的吸附力,可以达到其体重的50倍。

听到这儿,是不是觉得壁虎超级牛B。人类文明发展了上万年,也就是近一、两百年,才开始认识到原子、分子间力的作用。而壁虎,则早已运用分子间的范德华力吸附在墙上傲娇几百万年了。

人类能像壁虎一样在墙上行走自如吗?

壁虎脚掌这么好玩的课题,当然不会逃脱科学家的视线,于是,科学家们就想试试能否做出像壁虎脚掌一样的胶带。这种胶带最大的优势是可以反复使用,而且吸附力强大。未来,人类也可以像壁虎一样自如攀爬高楼,《谍中谍4》中的镜头绝不是梦。

于是,科学家模拟壁虎脚掌的结构,在一种高分子材料(聚酰亚胺)上进行刻蚀,制造出单个微突起直径为500nm,高2μm,以间隔1.6μm周期性排列的表面。制作了一片小小的胶带。放大后,胶带表面是这个样子的(密集症患者请回避~~~):

人类能像壁虎一样在墙上行走自如吗?

这种胶带中每0.5平方厘米负重可达300克的物体。如果要把一个人粘在墙上,用一张A4纸大小的胶带就足够了。而且这种胶带可反复使用,被称为“壁虎胶带”。

这一次,科学家充分发扬逗逼精神,把蜘蛛人(模型)牢牢地粘在天花板上。于是。。。世界媒体沸腾了。。。这是人类为数不多地仿照动物身体微观结构,制造出的神奇材料。

仿生材料学,自此进入研究高潮。

哦,顺便说一句,美国的科学家们已经真正地发明出了“壁虎面板”。并且成功地攀爬上一面二十几米高的高墙。。。是不是有种想立刻爬墙的冲动?

关于壁虎手套的研究,绝对可以拍摄一部不亚于好莱坞科幻大片的科学纪录片。

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