在電影《諜中諜4》中,阿湯哥曾戴著一雙“壁虎手套”,順著玻璃墻,徒手攀爬世界第一高樓——哈利法塔。
當然,這只是電影的一個橋段,壁虎手套是人們想象出來的。但在自然界中,壁虎爬墻的本事,卻真的讓人類垂涎三尺。無論是粗糙的樹干,還是光滑的玻璃,壁虎都能行走如飛。壁虎為什么有如此神奇的本領?
原來,秘密就在壁虎的腳掌上。

人們曾經以為壁虎的腳掌能在各種材質的墻壁上行走,是由于粘液或腳掌上小吸盤的幫助。但這些假設很快被實驗推翻了。簡單想一想就能明白,如果壁虎是被粘液或吸盤牢牢地吸附在墻上,它怎么能夠靈活地邁步呢?所以,壁虎行走的迷題一直沒有很好的解釋。

直至2000年,美國科學家用電鏡放大觀察壁虎的腳掌,發現壁虎的腳掌充滿了無數小的毛狀物體。由于這些物體比較硬,又稱為“剛毛”。那些看似小鉤子一樣的剛毛末端,實際上是開叉的,每根剛毛都分成了100-1000根更細的絨毛,這些絨毛的尺寸小到納米級品。
因為這些絨毛如此之小,以至于整體的表面積大大提高。極大的增加了壁虎腳掌的表面積,特別是當壁虎攀在那些粗糙的物體表面時,這些絨毛更能填滿那些細小的坑洼。

現在要說的,就是壁虎最牛B的地方了。它根本不是靠人們想像的宏觀條件下的力吸附。它依靠的是剛毛上的小絨毛,與墻壁產生的范德華力——也就是說,是它腳掌上的分子與墻壁分子間產生的力!
說到范德華力,是一種發生于分子與分子之間的吸引力。下面的小實驗可以讓你體會到范德華力的力量。
找兩本厚一點的書,最好是紙張薄軟一點的,像洗撲克牌一樣把兩本書的書頁一張壓一張的疊在一起。全部疊完后用手壓一壓,然后分別抓住兩本書的書脊,試試能把它們拉開嗎?把兩本書“粘”在一起的力量,就是范德華力。
如果你沒有耐心把兩本書一頁一頁的交疊,也可以去買一部新手機。很多人都特別享受揭開新手機屏幕保護膜的那個瞬間,其實那層膜就是靠范德華力“粘”在手機屏幕上的。
相比讓原子構成分子的那些作用力,范德華力很小,生活中我們往往不會在意到它的存在。但是這個很小,只是相對來說的。億萬根這樣的絨毛足以產生巨大的吸引力,從而可以使得壁虎爬上任何物體表面,甚至玻璃的天花板。有科學家測算,壁虎腳掌上剛毛產生的吸附力,可以達到其體重的50倍。
聽到這兒,是不是覺得壁虎超級牛B。人類文明發展了上萬年,也就是近一、兩百年,才開始認識到原子、分子間力的作用。而壁虎,則早已運用分子間的范德華力吸附在墻上傲嬌幾百萬年了。
壁虎腳掌這么好玩的課題,當然不會逃脫科學家的視線,于是,科學家們就想試試能否做出像壁虎腳掌一樣的膠帶。這種膠帶最大的優勢是可以反復使用,而且吸附力強大。未來,人類也可以像壁虎一樣自如攀爬高樓,《諜中諜4》中的鏡頭絕不是夢。
于是,科學家模擬壁虎腳掌的結構,在一種高分子材料(聚酰亞胺)上進行刻蝕,制造出單個微突起直徑為500nm,高2μm,以間隔1.6μm周期性排列的表面。制作了一片小小的膠帶。放大后,膠帶表面是這個樣子的(密集癥患者請回避~~~):
這種膠帶中每0.5平方厘米負重可達300克的物體。如果要把一個人粘在墻上,用一張A4紙大小的膠帶就足夠了。而且這種膠帶可反復使用,被稱為“壁虎膠帶”。
這一次,科學家充分發揚逗逼精神,把蜘蛛人(模型)牢牢地粘在天花板上。于是。。。世界媒體沸騰了。。。這是人類為數不多地仿照動物身體微觀結構,制造出的神奇材料。

仿生材料學,自此進入研究高潮。
哦,順便說一句,美國的科學家們已經真正地發明出了“壁虎面板”。并且成功地攀爬上一面二十幾米高的高墻。。。是不是有種想立刻爬墻的沖動?

關于壁虎手套的研究,絕對可以拍攝一部不亞于好萊塢科幻大片的科學紀錄片。【漫科普】的小編改天再跟大家好好嘮一嘮這項研究。
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