壁虎“飞檐走壁”的秘诀

时间:2022-09-13 02:40:55

1.“大气压”或“静电”说

多年来,对壁虎“飞檐走壁”的秘诀一直众说纷纭,其中最有影响力的一种假设是“大气压”说,即壁虎能够在直立的玻璃表面疾步如飞,甚至能贴在光滑的天花板上,靠的是四个脚掌上神奇的吸盘,吸盘压紧后,爪里的软肉收缩,形成小真空,在外界大气压作用下,爪子便被压在墙上了。

也有人提出另一种假设――静电说,即壁虎的脚之所以能抓住物体微小的凹凸不平的表面,依靠的是壁虎利用静电与物体表面相互吸引,但是,随着科学家的深入研究,这两个猜想都被实验了。

2.“分子间作用力”说

1962年,英国科学家席勒发现表面能量的增加能加强壁虎的攀爬能力,于是,席勒猜想壁虎可能是利用分子间的作用力来攀爬墙壁的,直到最近几年,美、英、俄等国的研究小组才真正揭开壁虎在墙上爬行的秘密――分子间的作用力,

科学家在显微镜下发现,壁虎脚趾上约有650万根次纳米级的细毛,每根细毛直径约为200至500纳米,约是人类毛发直径的十分之一,细毛前端有100~1000个类似树状的微细分枝,每分枝前端有细小的肉趾,能和接触的物体表面产生很微小的分子间的作用力,这个力虽然很小,但是,当壁虎脚上所有的细毛都与固体表面充分接触时,它们所产生的总粘着力就会超过许多人工黏合剂能够产生的力量,壁虎脚上650万根细毛全部附着在物体表面上时,可吸附住质量为133千克的物体,这相当于两个成人的质量,如果你脚上有这么大的吸附力,你肯定难以抬脚,

既然壁虎的脚上有如此强大的附着力,那么它为何能在15毫秒内抬起脚来迅速奔跑?科学家发现,壁虎脚上的细毛可以调节,当壁虎将细毛与物体表面的角度增加到30°时,两者的作用力大大降低,壁虎就可以顺利抬脚,壁虎的任何一只脚都可以随时移动,当然,一次只能移动一只脚,其它脚作为支撑点,而且,即使在真空环境下,壁虎脚上的粘着力也不会失灵,这说明壁虎不必分泌任何物质用以维持附着力,也不需要借助空气负压“吸”住物品,

壁虎能够轻而易举附着于物体表面的另一个原因是它们能自动清洁爪子绒毛上的脏物,以避免从爬行的表面脱落,这是由美国路易斯・克拉克学院的科学家在研究中意外发现的,他们发现,不管壁虎在多么脏的物体表面行走,当它走了几步之后,脚上的脏物就会自动脱落,他们认为,壁虎脚在踩踏脏物之后,脏物的颗粒堆积在绒毛表面,而不是粘在绒毛上,因此在堆积到一定程度之后脏物颗粒在重力的作用下就会脱落,

在壁虎脚趾微结构的启示下,科学家开始研制超级附着技术,英国曼彻斯特大学的物理学家安德烈・盖姆及其同事宣称,他们模仿壁虎脚趾的微结构研制了一种柔韧的胶布――壁虎胶带,上面覆以上百万根人工合成的绒毛,每根毛的长度不足2微米,根据他们的推算,一块巴掌大的这种胶布就能将一个成年人悬吊起来,盖姆仅造出了1平方厘米大的壁虎胶布,为了检验其附着力,他把这条胶布固定在一个蜘蛛人玩偶的手上,结果,蜘蛛人稳稳当当地悬挂在一块玻璃板上,由于壁虎胶带是利用细毛的黏性,它相对于其它胶带有一个突出的优点,就是可以重复利用,而不像其它胶带那样用一次就失效了,科学家指出,这个研究还可以应用在航天、航海、水下探测、医学等重要领域,比如,现在的医学绷带密封性不是很好,容易感染细菌,在从伤者身上撕下来时也容易拉伤皮肤,然而,未来的壁虎型绷带的透气性和密封性都很好,撕开时可以利用壁虎抬脚的原理不伤害患者的皮肤,然而,要利用壁虎胶带真正实现飞檐走壁的梦想,可能还需要科学家进一步探索,相信有朝一日,具有飞檐走壁功能的壁虎胶带一定会走进人们的生活。

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