早在公元前4世紀，古希臘哲學家亞里士多德就對壁虎高明的爬行能力感到“大惑不解”。多少年來，人們對壁虎飛檐走壁的訣竅一直眾說紛紜，壁虎足底的粘著力究竟是怎樣產(chǎn)生的呢？美國加利福尼亞大學伯克利分校的科學家羅伯特?福爾等人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，看上去不起眼的壁虎，居然是自然界數(shù)一數(shù)二的“應用物理大師”。它足底的力量，竟然來自宇宙中最基本的物理學原理DD分子引力。他們的研究成果發(fā)表在最新一期美國《國立科學研究院學報》上。 起先人們認為，壁虎能貼在光滑的天花板上，靠的是四個腳掌上神奇的吸盤，其實情況并非如此。 生活中有些現(xiàn)象經(jīng)常令人困惑不解，例如，一種長約10厘米、背呈暗灰色的爬行綱四足小動物壁虎，能在光滑如鏡的墻面或天花板上穿梭自如，捕食蚊、蠅、蜘蛛等小蟲子而不會掉下來。多少年來，人們對壁虎飛檐走壁的訣竅一直眾說紛紜，許多人習慣地認為，壁虎能夠在直立的玻璃表面疾步如飛，甚至能貼在光滑的天花板上，靠的是四個腳掌上神奇的吸盤。與此同時，壁虎高超的攀爬能力也一直是科學 研究人員重點研究的對象。 科學家通過實驗發(fā)現(xiàn)壁虎能夠在一塊垂直豎立的拋光玻璃表面以每秒一米的速度向上高速攀爬，而且“只靠一個指頭”就能夠把整個身體穩(wěn)當?shù)貞覓煸趬ι?。除了能在墻上豎直上下爬行外，壁虎還能夠倒掛在天花板上爬行，這一絕技更令其它動物望塵莫及。 壁虎足底的粘著力究竟是怎樣產(chǎn)生的呢？美國加利福尼亞大學伯克利分校的科學家羅伯特?福爾等人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)看上去不起眼的壁虎，居然是自然界數(shù)一數(shù)二的“應用物理大師”。它足底的力量，竟然來自宇宙中最基本的物理學原理DDD分子引力。靠著這種力量，一只身長2英寸的壁虎，用它不過幾平方毫米大小的腳掌，理論上能夠毫不費力地提起重達40千克的重物！ 壁虎足底一根剛毛能夠提起一只螞蟻的重量，而使用全部剛毛就能夠支持125千克力。 那什么是分子引力呢？分子引力也叫范德瓦爾斯力，是中性分子彼此距離非常近時產(chǎn)生的一種微弱電磁引力。由于這種引力過于微弱，通常沒有人加以注意。比如，當我們把手貼到墻上時，也會產(chǎn)生分子引力，但由于實際接觸面積太小，可能只有數(shù)千個接觸點，人的手掌不會被吸附到墻壁上。 但壁虎就不一樣了，它的每只足底部長著數(shù)百萬根極細的剛毛，而每根剛毛末端又有約400根至1000根更細的分支。這種精細結構使得剛毛與物體表面分子間的距離非常近，從而產(chǎn)生分子引力。雖然每根剛毛產(chǎn)生的力量微不足道，但累積起來就很可觀。根據(jù)計算，一根剛毛能夠提起一只螞蟻的重量，而100萬根剛毛雖然占地不到一個小硬幣的面積，但可以提起20千克力的重量。如果壁虎同時使用全部剛毛，就能夠支持125千克力?？茖W家說，壁虎實際上只使用一個腳，就能夠支持整個身體。 壁虎又是怎樣自如地控制腳上的吸力呢？科學家用顯微攝像機錄下壁虎在玻璃上爬動的情況，發(fā)現(xiàn)當壁虎試圖移動腳掌時，需要付出比吸住附著物時高600倍的力量，并將腳趾伸展到30度以上才能達到目的，這就如同人們扯下粘貼的膠帶時所做的一樣。而且，即使在真空環(huán)境下，它腳上的粘著力也不會失靈，這說明壁虎不必分泌任何物質(zhì)以維持附著力，也不需要借助空氣負壓“吸”住物品。 研究人員認為，模仿壁虎足底的這種結構，有可能研制出粘合力超強的新型膠紙。它具有易于被揭下、不對物體表面造成損傷、可反復使用等優(yōu)點。 此后，美國路易斯?克拉克學院的科學家在研究中意外地發(fā)現(xiàn)了壁虎能夠輕而易舉附著于物體表面的另一原因：它們能自動清潔爪子絨毛上的臟物，以避免從爬行的表面脫落。 以前，科學家們也曾經(jīng)猜測壁虎的腳可能有著自動清洗的功能，但它是如何保持腳的清潔及其原理卻是個未解之謎。壁虎從不清理自己的腳，而且腳部也不會自動分泌液體。路易斯-克拉克學院的凱拉?奧特姆和溫迪?漢森對壁虎的這一神奇功能進行了研究，他們發(fā)現(xiàn)，不管壁虎在多么臟的物體表面行走，當它走了幾步之后，腳上的臟物就會自動脫落。他們認為，壁虎腳在踩踏臟物之后，臟物的顆粒堆積在絨毛表面，而不是粘在絨毛上，因此在堆積到一定程度之后臟物顆粒在重力的作用下就會脫落。 在壁虎腳趾微結構的啟示下，科學家開始研制超級附著技術。 研究生物力學的奧特姆認為，這項發(fā)現(xiàn)對希望發(fā)明更好的粘合劑的科學家來說是一個好消息，因為只要能夠把絨毛做得足夠小，就可能產(chǎn)生和壁虎剛毛一樣強大的粘合力。 由此，在壁虎腳趾微結構的啟示下，超級附著技術呼之欲出。例如，科學家正在據(jù)此開發(fā)的一種強力干性粘合劑，這種粘合劑將使用一種與壁虎爪指上的絨毛類似的人造絨毛。 不久前，英國曼徹斯特大學的物理學家安德烈?蓋姆及其同事宣稱他們的研究取得了重大進展：他們模仿壁虎腳趾的微結構研制了一種柔韌的膠布，上面覆以上百萬根人工合成的絨毛，每根毛的長度不足2微米。根據(jù)他們的推算，一塊巴掌大的這種膠布就能將一個成年人懸吊起來。蓋姆僅造出了1平方厘米大的壁虎膠布，為了檢驗其附著力，他把這條膠布固定在一個蜘蛛人玩偶的手上，結果，蜘蛛人穩(wěn)穩(wěn)當當?shù)貞覓煸诹艘粔K玻璃板上。 壁虎膠布的意義重大，科學家希望能研制出一種會爬墻的機器人。 美國路易斯-克拉克學院的凱拉?奧特姆也成功地研制出了一種新型粘合劑。那么，壁虎膠布的意義到底有多大呢？“你能想到的任何一家公司。”奧特姆說。從世界上最耐用的不干膠便條、更安全的車胎到粘得更牢的“創(chuàng)可貼”都需要它。最近，奧特姆還在與加拿大麥吉爾大學步行機器人技術實驗室的主管馬丁?比勒以及美國加利福尼亞 州大學伯克利分校Poly-PEDAL實驗室專門研究動物運動中的特性、動能學和動力學的主管羅伯特?福爾聯(lián)手，研制一種會爬墻的機器人。奧特姆說：“我的夢想是親眼目睹一群這樣的機器人登上火星表面。”