爬壁虎

壁虎为什么能在墙上爬

壁虎

壁虎的每个趾上长着一条条深沟，这些深沟不仅能增加趾与光滑表面之间的摩擦，还能将身体吸附在光滑的表面上，这样就使它无论怎么活动，也不至于掉下来。它的这种特殊结构与它的生活方式是十分适应的。

多数人一定认为壁虎能贴在光滑的天花板上，靠的是四个脚掌上神奇的吸盘，其实情况并非如此。是它脚底的力量，来自宇宙中最基本的物理学原理---分子引力。

通过显微镜观察壁虎的脚掌就可以知道，它的每只脚底部长着数百万根极细的刚毛，而每根刚毛末端又有约400根至1000根更细的分支。这种精细结构使得刚毛与物体表面分子间的距离非常近，从而产生分子引力。虽然每根刚毛产生的力量微不足道，但累积起来就很可观。根据计算，一根刚毛能够提起一只蚂蚁的重量，而100万根刚毛虽然占地不到一个小硬币的面积，但可以提起20公斤力的重量。如果壁虎同时使用全部刚毛，就能够支持125公斤力。科学家说，壁虎实际上只使用一个脚，就能够支持整个身体。

壁虎又是怎样自如地控制脚上的吸力呢？科学家用显微摄像机录下壁虎在玻璃上爬动的情况，发现当壁虎试图移动脚掌时，需要付出比吸住附着物时高600倍的力量，并将脚趾伸展到30度以上才能达到目的，这就如同人们扯下粘贴的胶带时所做的一样。而且，即使在真空环境下，它脚上的粘着力也不会失灵，这说明壁虎不必分泌任何物质以维持附着力，也不需要借助空气负压“吸”住物品。

壁虎图片

为什么壁虎可以飞檐走壁

研究发现壁虎的脚趾上具有特殊的结构-一种极细的、具有分支的硬毛即“刚毛”。壁虎正是利用脚趾上的刚毛，游刃有余地控制脚趾吸力大小，甚至不费吹灰之力地抬起原本在吸附状态下的脚趾。这种神奇的绒毛使壁虎能够攀爬自如，并成为它们特有的生存技能。正因为如此，壁虎在面对捕食者时常常能化险为夷。

壁虎运用这种纳米级结构和力量控制的能力简直是不可思议的。这种运用机制不仅仅依赖刚毛的生物学功能，更依赖于壁虎脚趾的吸附角度、吸附灵活性和强大的吸附能力。

壁虎图

同时，壁虎在天花板上爬行时，脚趾上的刚毛可以与基底形成成千上万个接触点，但它可以准确地控制整个吸附和脱附过程。在这个复杂的过程中消耗如此之小的能量是值得关注的。正是依靠这种巧妙的吸附和脱离系统，壁虎的爬行速度可以达到每秒20倍身长，同时利用刚毛提供的吸附力牢固地吸附在天花板上，而这种吸附力可达到壁虎自身重量的50倍。

在后续的研究中，科学家们将围绕壁虎的这种吸附和脱附的运用机制开展储能复原及更多基于此机制的应用研究，例如研发更先进的吸附技术、或将此机制运用在机器人技术上以提高其操作性能和克服极端环境条件。

实际上，关于壁虎和昆虫的吸附系统研究的文字记载可以追溯到几千年前，但直到2000年，科学家们才证实它们正是通过物理学上的范德华力-一种微弱的分子间作用力来实现的。壁虎的脚通常被认为是不带有粘性的，但它却能够通过消耗极小的能量而产生惊人的吸附力，这就是壁虎们飞檐走壁的奥秘。