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壁虎胶带:飞檐走壁梦不远?

2018-06-05张昊

科学中国人 2018年4期

张昊

近代,人类多项科技成果都或多或少受到了自然界的启迪。壁虎胶带也给我们揭示出这样一个道理:自然界乃是人类无尽的知识矿藏。在任何年代,仿生科学都不乏研究对象以及成功案例,人类在自然界面前,既是万物之灵,亦是万物之子。

“星期五晚的实验”的意外收获

安德烈·海姆教授由于发现了石墨烯这种物质而荣获了2010年度诺贝尔物理学奖。但今天要讲的不是石墨烯,而是他的另外一项广为人知的成就——壁虎膠带的发明。

2003年,海姆教授开始鼓励他的学生打破常规,抽出精力做一些与自己专业几乎毫无瓜葛的、充满想象力的尝试,并称其为“星期五晚的实验”。大部分此类实验都以失败告终,不过,其中的一项实验却获得了成功,壁虎胶带也随之诞生了,成果发表在了权威期刊《自然》上。

该研究的灵感来自于海姆教授偶然间在《自然》杂志上看到的一篇文章。这篇文章中提到,将近一个世纪以来的解剖学研究表明,壁虎具有吸附墙壁的能力与其脚掌上具有的多分级纤维状黏附系统有关。该系统是一系列横向排列的褶皱,褶皱间距可以达到毫米量级。同时,这些褶皱又由数万根微小刚毛构成,每根刚毛的长度在100微米上下,直径约为数微米。也就是说,十根这样的刚毛粘在一起,也不过一根发丝粗细。然而,更令人惊奇的是,在这样的每一根细小刚毛的顶部,还有数百根先端呈铲状的绒毛,这些细小绒毛的长度大约是200纳米,先端的铲状部位的宽度只有不到10纳米。……

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