作为一种爬行动物,壁虎的爪子上就像是有强力胶,
有着强大粘附能力,可在垂直的墙壁、天花板甚至光滑的表面上任意爬行,
壁虎为什么能够做到无视重力?
我们都知道,正负电荷相互吸引,任何微观物质都存在这种作用力,使得物质单体以特定的方式结合在一起,比如食盐就是带正电钠离子,和带负电氯离子相互吸引组成结构稳定的NaCl,这种结合方式归功于吸引力较强的离子间作用力。
从微观角度来说,任何物质都或多或少带有正电或者负电,元素周期表中的所有元素对电子都有不同的亲和力,像氧 氟这样的元素真的很想要电子,以达到结构的稳定而电子对氢、锂样的元素就没有那么强的吸引力。一个原子对于电子的需求程度叫做负电性。
电子在不停地运动而且可以移到它们最被需要的地方,当一个分子内的原子带有不同的负电性的时候,分子的一团电子会被拉向负电性最强的原子,随着带负电的电子的不断在某个点的堆积,使得本身并不带电的分子,形成带正电和负电的区域;同时,这些带有聚集性电荷的分子会相互吸引,形成稳定的结构。
这种不带电分子的相互运动,叫做范德华力,壁虎就是利用这种原理实现逆重力爬行。
这种作用力虽然没有本身自带电荷的离子作用力那么强大,但是如果有足够多的数量,它们的吸引力也能十分可观。
壁虎的脚趾上有易弯曲的凸起,这些凸起的表面被成千上万的细小结构覆盖着,这些比人类头发还要细得多的结构叫刚毛,每一只刚毛上生长着一种叫匙突的结构,这些小铲子似的形状完美地承担了壁虎的需求,当壁虎在天板上展开柔韧的脚趾时,匙突与墙壁会形成能产生范德华力的完美角度,形成抓地力,
此外,匙突变平会形成的更多的表面积,使壁虎脚趾的正电区和墙壁的负电区,产生更强的吸引力,每个匙突只有微乎其微的德华力的粘力,但是个壁虎的每只脚大约有二十亿的匙突,足以产生是能够持其体重的作用力,壁虎甚至可以整个吊在一根脚趾上。
当然如果墙壁和壁虎手掌的角度有一丁点的改变,那么这些强大的抓地力就会消失。
这种利用特殊结构让两个普通分子之间的范德华力最大化的策略启发了很多
很多人造的工具,以及许多具有超凡粘合能力的人造材料,使得人们可以穿着这些特殊材质的衣物在摩天大楼上来去自如。