2008-06-21

[報導]壁虎激發“超級黏著劑”的靈感


壁虎如何爬牆的密秘已經被解開了

BBC News 撰,SkyOrggLee 譯,Rei-Fen Chen 校

它的發明者表示,只要一平方公尺的此種類似壁虎的超級黏著劑,就可以承受一部家用汽車的重量。
英國太空防禦航空工程公司(BAE systems)的科學家們已經發明一種類似於壁虎足部的合成樹脂,稱為「壁虎樹脂」(Synthetic Gecko)。
這種可重覆使用的聚合物,就如同爬蟲類的四足,表面佈滿了上百萬根的蕈狀般細毛,使其可以牢牢地抓住物體的表面。
將來可以應用於修理飛機、皮膚移植,甚至蜘蛛人裝都可以使用這樣的超級黏著劑。
該公司位於英國布里斯托市菲爾頓的先進科技中心中,一位首席研究員Dr Sajad Haq表示,“這意謂著你的洗窗工人將不再需要梯子,就可以直接攀爬屋牆進行清洗工作。”
“這將還會有無數的應用,只要發揮你的想像力。”

微小的力量
這種人工合成的「壁虎樹脂」並非是第一個從冷血動物身上獲得靈感的產物,2003年曼徹斯特大學就發明了一種膠帶,也是與壁虎的足部結構相類似。 合成的「壁虎樹脂」是由數以百萬計的蕈狀細毛組合而成 ,這樣的發明也是繼美國科學家研究出壁虎如何展現驚人的攀爬絕活而發展出來。
美國加州大學研究團隊證明壁虎之所以能貼在牆壁上,是因為牠的每隻足上有數十億根的毫毛(setae),可以與牆壁的表面產生非常微弱的分子間吸力。 此即所謂的凡得瓦爾力,乃源於分子外圍不穩定的電子彼此吸引。
由幾十億根的毫毛加總的力量,使得壁虎可以在牆上快步急跑,甚至倒掛在光滑的玻璃表面上。
只有當動物將牠的四足剝離表面時,才會分離。 BAE的研究團隊模擬壁虎四足上的毫毛,研發出一種超強黏著材質,由類似尼龍的聚醯胺(polyamide)所組成,表面上佈滿數以百萬計的蕈狀小稈。
如今已有黏性更強的黏著劑可用了!而且這種「壁虎樹脂」不像傳統的膠水,它是可以重覆使用,而不會留下任何的殘留物。 而且這種材質並不會讓人感到黏稠。
Dr Haq說:“這種材質只有在你將它壓在某些表面才會真正的黏著”
“是由於分子間的吸引力使得它能黏著於物體表面”

最佳的”黏著性”
它是由修改過的照相平版印刷技術所製造出來的,類似的技術常被用來製造矽晶片。
這種材質幾乎可以黏著在任何的物體表面,這個技術利用光線在某種材質上蝕刻出3D圖案。
Dr Haq表示: “我們所用的製程是修改自標準電子組建製程(electronic fabrication processes),因為這些製程便宜、眾所周知,而且能夠便宜地大量生產” 。先前嘗試要做所謂”壁虎材質”時,是運用更精細複雜的技術(例如電子束平版印刷技術)來進行,不但相當昂貴,而且難以大量生產製造。 到目前為止,這個研究團隊製造了幾種不同的材質,分別含有不同大小的蕈狀毫毛,試圖做出最佳的”黏度” 。
他們已經生產了幾種直徑達100 m的樣本,那幾乎可以黏在任何的表面,包括佈滿灰塵的表面。
然而研究團隊仍無法真正做到如壁虎四足一樣精細的材質。
Dr Haq 表示“我們目前所做出的材質將能把一台家用汽車、或一隻大象”黏著”在屋頂上。但是這些材質仍尚未達到和壁虎一樣的高黏著性。”





原文出處:BBC News, July 26, 2006
http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/5217240.stm

譯者筆記:
美國柏克萊大學的研究團隊日前也在線上最新發表了二篇有關這種壁虎材質的paper於Journal of the Royal Society Interface (Jan. 23, 2008)
實驗影片: [Movie (wmv)] [Movie (mov)]

參考資料:
http://robotics.eecs.berkeley.edu/~ronf/Gecko/interface08.html

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