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作者:王丹红 来源:科学新闻双周刊样刊一 发布时间:2008-10-31 15:6:7
材料
碳纳米管仿生壁虎脚打造蜘蛛人

 
壁虎飞檐走壁、倒挂金钟的能力让人类叹为观止。如今,美国戴顿大学教授戴黎明和佐治亚理工学院教授王中林、曲良体博士等合作,用纳米材料研制出一种仿生壁虎脚,它们既能在垂直的表面上轻松吸附重物,也能从不同角度轻松取下。
 
最近的研究揭示,壁虎的脚趾上附有数百万直立的微绒毛,每个微绒毛末梢都有纳米分支。当数百万这样的微绒毛与物体表面接触时,它们之间会产生强大的相互作用力,即范德华力,这种力的大小远远超过了壁虎自身的重量,因此,壁虎能够轻松自如地倒悬挂于天花板或墙壁表面。
 
但是,为什么如此强的吸附力不会阻碍壁虎自如行走,科学家们目前还不清楚其中的原理。纳米学术界对新型纳米材料的合成和应用研究方兴未艾。
 
近年来,科学家们试图用纳米材料模拟壁虎的脚,但都局限于光滑物体的表面,且无法有效地控制强吸附和弱脱离的过程。
 
戴黎明和王中林对这个问题产生了兴趣,在他们的指导下,曲良体创新地应用结构可控的直立型碳纳米管阵列,成功研制出具有强吸附和易脱离性能的碳纳米管仿生壁虎脚,使得仿生壁虎脚向实际应用迈出了最关键的一步。
 
王中林介绍说,碳纳米管是由纯碳原子组成的管状结构材料,管径大小约为头发直径的万分之一,因此具有尺寸小、重量轻、柔软灵活、机械强度高、电学和热学性能优异等特点。
 
“更有趣的是,这些碳纳米管阵列仿生壁虎脚对接触物表面没有什么特殊要求,不仅能在像玻璃光滑的物体表面产生强吸附力,而且在其他粗糙或疏水物体的表面也一样适用。”王中林说。戴黎明和王中林认为,这种新型的碳纳米管阵列仿生壁虎脚必将在许多领域具有巨大的应用前景,包括航空航天技术、电子封装和高温黏接等。可以预见,好莱坞大片《蜘蛛侠》中飞檐走壁的绝世本领,有望成为未来一般人都能掌握的基本技能。高空作业的工人也将无需依赖升降机就可以在高层建筑物的墙壁上自由行走。
 
参考文献:
 
Science, 2008, 322, 238-242
 
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