壁虎遊牆——可逆粘接

自然界中的動物和植物經過長期的進化使其結構與功能達到近乎完美的程度，實現了結構與功能的統一。受自然界中具有優異粘接特性的生物材料啟發，國內外許多課題組相繼開發了仿生粘接材料的研究。

壁虎腳趾的強黏附現象

壁虎

壁虎能牢牢吸附於各種基底表面，甚至倒掛在光滑的表面上也能迅速地爬行，而且在爬行過程中能始終保持較低的清潔。這種高效、可逆、自清潔的粘接作用主要來自它們腳趾末端特殊的多尺度微納米結構與基底表面間的範德華力。壁虎的種類不同，腳趾的多尺度微納結構也不相同。蛤蚧，體長約300毫米，重150g，是壁虎重體型較大的一種，在壁虎腳趾的多尺度微納結構研究中最為突出。壁虎腳趾末端宏觀、介觀、微觀和納觀不同層次所呈現的結構也大為不同。蛤蚧的每個腳趾約有20個介觀薄片結構；每個薄片上均勻分布著定向排列的微米級剛毛陣列，剛毛長約30~130微米、直徑約5微米；剛毛末端分支形成400~1000根納米級壓舌板形絨毛，絨毛長約200納米，直徑約200~500納米，絨毛底端直徑約為100納米、長約800納米的圓柱體。

壁虎的腳趾結構

壁虎腳趾多尺度微納結構：a.介觀觀結構：襯墊腹面的重疊薄片結構；b.介觀結構：腳趾上的剛毛陣列；c.微觀結構：單個薄片上的剛毛陣列；d~e：納米結構：有數百絨毛分支的單根剛毛

多尺度納微結構使得壁虎腳趾與物體表面形成分子層次的充分接觸，顯然單根剛毛產生的力微不足道，但50萬根剛毛累計起來，將範德華力的作用最大化，形成強的粘接力，壁虎僅用一隻腳趾就足以支撐整個身體的重量。

根據範德華力機理可知，粘接力僅與剛毛的大小和形狀有關，與表面化學性質無關。用不同的材質製備的剛毛物理模型也證實了粘接力與尖端的大小有關係。近年來，通過對具有優異粘接特性的生物材料的研究，人們已製備了多種粘接材料，並取得了令人矚目的研究成果。

其他動物腳趾的粘接現象

甲蟲

甲蟲腳趾末端的剛毛結構與物體緊密粘接，尤其在響應外界刺激時粘接力大幅提高。甲蟲腳趾跗骨上約有6000根剛毛，排列成條狀結構，單根剛毛末端分支為兩個連接盤。甲蟲爬行時，僅需要小部分的剛毛與基底接觸發生作用；而在外界刺激下，跗骨向下平壓，全部剛毛與基底作用，形成的粘接可承受自身重量20倍的拉力達2分鐘。在甲蟲接觸的玻璃表面提取到的一種鏈長為C20~28的飽和碳氫化合物、不飽和碳氫化合物混合的油質液體，可起到薄膜粘接的作用。

蜘蛛

蜘蛛利用多尺度納微結構與基底表面間的範德華力可在任何類型的表面爬行。蜘蛛足部有一簇毛狀物，每一根剛毛上覆蓋著幾十萬根細剛毛，不同部位處細剛毛的密度不同，可阻止相鄰剛毛之間發生粘接。這些剛毛與基底形成的強粘接力不受環境影響，可使蜘蛛攜帶相當於自身重量170倍的物體在潮溼或光滑的表面行走。

蚊子

蚊子單根腿上有數百一級微米剛毛和二級細長絨毛結構，形成的力可以使蚊子粘接在任何固體表面，還可以使其在水面上安全起飛和降落。