为什么壁虎能在很光滑的墙壁上爬行

虎脚掌微结构

经过亿万年的进化和生存竞争，自然界中生物所表现出来的多样性和各种奇特功能激励着人类的想象力和创造力。壁虎能在山崖、树干、墙壁、天花板甚至垂直的光滑玻璃板上纹丝不动地停留或轻松自如地行走，长久以来被人们关注。

古希腊哲学家亚里士多德把这种吸附力归结为一种超自然力。后来科学家们认为壁虎脚掌的黏附机制可能是虹吸、微观锁合、摩擦、静电吸引等。考虑到甚至在真空中， 壁虎都可以在垂直的光滑玻璃墙壁上纹丝不动或轻松爬行，那么壁虎脚掌与物体表面的吸力不可能是真空吸力。空气离子化对壁虎脚的黏合力没有影响，又排除了静电吸引力。壁虎脚掌上没有腺体，不分泌任何液体， 也不会是通常的黏合剂作用。

壁虎

19世纪科学家观察到壁虎脚掌具有不同寻常的微结构。1965年用光学显微镜又观察到壁虎脚掌上有数百万根刚毛，每根刚毛又由100～1000根绒毛组成，每根绒毛的半径在0.2～0.4微米之间。2000年以来，美国科学家奥特姆等人利用微机电技术（MEMS）测定了壁虎刚毛的黏附力，发现当刚毛上的绒毛与物体表面贴得非常近时，可以产生微弱的分子间作用力，即物理学上所称的范德瓦耳斯力。尽管每个作用点的作用力非常微弱，但数百万根刚毛组成的阵列能够提供远大于壁虎体重的黏附力，壁虎正是依靠了脚掌上的刚毛与物体表面间的范德瓦耳斯力而黏附在物体表面。它能轻松快速行走的秘诀是依靠范德瓦耳斯力的迅速形成和消失。

奥特姆等人还发现，刚毛必须和接触界面有一定的相对滑动才能测到附着力。这种滑动有可能是不断地调整刚毛的角度，促进刚毛与接触面充分接触，而且刚毛基底的肌肉组织以及神经组织对壁虎脚底刚毛有调控作用，从而使刚毛细胞具有主动的黏附和抗黏附及其转换功能，当然还可能有生物电参与其中， 这样壁虎才可能快速而自如地爬行。

2005年，科学家胡博等人还发现，毛细作用对壁虎脚掌黏附力的产生具有重要意义。即使有单层的水分子膜存在都会对黏附力结果产生很大的影响，而这层水分子膜极易由刚毛吸附空气中的水分来形成。实验表明吸附力随着空气湿度的增加而增大，当空气湿度由0增加到70%，单根绒毛产生的吸附力增加了近一倍。

科学家非常有兴趣仿制这种刚毛，目前仿制出来的“人造刚毛”虽具备一定的黏附能力，却备受彼此“粘连”现象的困扰，而且不容易在黏附和脱离物体表面之间转换。看来壁虎脚掌上有很多没有揭开的奥秘呢！

人造刚毛