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SciScape 新聞 (http://leos.bu.edu/)
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[Jun 22, 00] 飛簷走壁的秘密
壁虎能疾行於光滑的表面甚至能倒吊在天花板上仍是穩如泰山。它們是怎麼辦到的?經過漫長而緩慢的研究,Robert, J. Full發現壁虎功的秘訣無它,不過是最普通的分子相互吸引力。
對於壁虎的腳掌為何能行使這項功能,之前有過許多假設。像是壁虎的腳有吸盤的構造、壁虎能抓住物體表面微小的凹凸不平,或是壁虎利用靜電與物體表面相互吸引;這些推測都被實驗給推翻了。
1960年代,German Uwe Hiller 發現表面能量的增加能加強壁虎的抓地力。表面能量是在原子層級度量平面的粗糙程度所得到的結果。所謂的高能量表面是指分子排列不緊緻,原子鍵不強的表面。Hiller 認為壁虎可能利用凡得瓦力,這種微弱而短暫的分子間吸引力 吸附於任何表面。 他的想法到三十年後才得到證實。
每一支壁虎的腳上都擁有為數五十萬的剛毛 (seta) ,而每根剛毛上還有 約1000根更微細的纖維稱為 spatulae。這些構造製造了粗糙的表面, 提高了表面能量。
Full 與他的同事計算了東京壁虎(Gekko gecko) 腳上的剛毛在接觸表面時所能產生的吸引力,並觀測剛毛與平面的交互作用。剛毛的生長方向通常朝向腳跟,這使壁虎的腳掌和平面作緊密的結合。每根剛毛與平面所產生的吸引力十分微弱,但是累積的力量卻是很大的。如果所有的剛毛同時發生作用,它們與表面的吸引力能高達十大氣壓。另一方面,壁虎也能「剝下」那些與表面產生交互作用的剛毛卻不傷及自己,並繼續它們的疾行。
以現在的科技,人類並沒有辦法至做出如此 精細的構造。不過這個發現也許能給予我們一些靈感,如何設計「不黏人」的膠帶或附著劑,利用原子鍵與任何表面作用,可以輕易的撕去而且不傷表面能一再使用。
--摘譯自: Nature Science Update, June 8, The patter of sticky feet <p> 原始論文 Nature 405, 681-685 (2000).
-- 責任編輯: Yu-Ting Tang <yt5@duke.edu>