散文網(wǎng) » 生活 »日常 » 【材制 | 視角】神奇材料壁虎皮

【材制 | 視角】神奇材料壁虎皮

2021-11-28 22:28 作者:青春材制 0人讀過(guò) | 我要投稿

初原載于? 愛(ài)學(xué)習(xí)的? 青春材制

2021-11-28

未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載

????????相信大家都有看過(guò)《碟中諜》系列電影，不知道大家是否被碟中諜4中阿湯哥戴著一副高科技手套輕松爬上迪拜大塔這個(gè)片段所震撼，大家都在質(zhì)疑討論這是真的嗎？然而，在現(xiàn)實(shí)生活中，那是一副以壁虎皮為原材料的手套，也就是我們今天著重介紹的對(duì)象—壁虎皮。

????????壁虎是我們非常熟悉的一種生物，它能夠在墻上隨意行走，似乎完全不把重力放在眼里。那么它是如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)操作的呢?在解密之前，肯定會(huì)有很多讀者以為壁虎之所以能夠爬在房頂上，那是因?yàn)樗鼈兊哪_上有很多吸盤，在吸盤的作用下將壁虎的四只腳固定在墻上。如果你也是這么認(rèn)為的話，那么你就錯(cuò)了。

????????1965年前，人類是一直這么認(rèn)為的，直到美國(guó)科學(xué)家魯?shù)婪螋斠镣郀柪脪呙骐娮语@微鏡對(duì)壁虎的腳掌進(jìn)行掃描，卻并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)吸盤的存在，也并不存在人們所猜測(cè)的鉤子，而看到的是無(wú)數(shù)根細(xì)小的微米級(jí)的剛毛。

????????壁虎腳掌上的剛毛的主要組成是蛋白質(zhì)，與我們的毛發(fā)類似，名為β-角蛋白。這些剛毛非常細(xì)小，在微米級(jí)別，并且在這些剛毛的末端還分叉出很多更加細(xì)小的纖毛，達(dá)到納米的級(jí)別。一只壁虎的腳掌上覆蓋著一層微小的剛毛，它們?cè)诮佑|到物體的表面后就會(huì)被壓平，而數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的纖毛加起來(lái)，其表面積的增加足以讓壁虎在每一個(gè)接觸點(diǎn)上都能利用微小的分子吸引力，從而使自己輕而易舉地爬上墻壁。這種吸引力的產(chǎn)生與墻面是否光滑無(wú)關(guān)，因此，壁虎無(wú)論是在光滑的玻璃還是粗糙的樹(shù)干上都能夠行走自如。

????????壁虎這種特性令科學(xué)家們大受啟發(fā)，如今已經(jīng)應(yīng)用在不同領(lǐng)域上。

1.超級(jí)粘合設(shè)備“壁虎皮膚”

????????“壁虎皮膚”具有高效、可逆、干性附著等特性。這款巴掌大小的設(shè)備附著于玻璃等光滑表面時(shí)，最重可承受317公斤。除了令人印象深刻的黏著力之外，該設(shè)備剝離起來(lái)也毫不費(fèi)勁，可重復(fù)使用多次且不失效力。例如，其能被用于將重約18公斤的42英寸電視黏著于光滑的垂直面之上，而要使它與接觸面分離只需用手輕輕一拖，就可再將其附著于其他需要的地方，即使多次使用也不會(huì)遺留痕跡。這種合成的新材料還可應(yīng)用于醫(yī)學(xué)和工業(yè)領(lǐng)域。

????????同時(shí)，制造“壁虎皮膚”黏著墊使用了聚二甲硅氧烷等常用材料，這也為開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)、強(qiáng)勁而持久耐用的干性黏著劑點(diǎn)燃了希望。

2.太空抓手

????????6月28日，美國(guó)斯坦福大學(xué)研究人員報(bào)告中提到，受壁虎吸附墻壁原理啟發(fā)，他們研制出一種能夠抓住太空飄浮物體的機(jī)械抓手，有望在未來(lái)運(yùn)用于清理回收太空垃圾。

????????近年來(lái)，太空垃圾數(shù)量迅速增長(zhǎng)，導(dǎo)致現(xiàn)役衛(wèi)星承受著越來(lái)越多的威脅，抓取并回收太空垃圾成為重要的研究方向。研究人員經(jīng)5年研究研制出“壁虎抓手”，原理上可以抓取多種形狀、大小、材料的太空垃圾，如太陽(yáng)能電池板、飛船艙體、燃料箱外殼、火箭外殼等。這些抓手不僅可以幫助實(shí)施目前由宇航員完成的自動(dòng)修復(fù)工作，而且在將來(lái)清理地球軌道的太空碎片時(shí)也能派上用場(chǎng)。