2003-07-15
人造奈米壁虎膠帶非常「壁虎」
自西元前4世紀時亞里斯多德發現壁虎抗地心引力（Gravity-defying ability）的特異功夫後，幾世紀來科學家遂不斷的探索其中奧妙，終於在2000年由美國加州柏克萊大學的生物研究人員揭開「壁虎神功」的秘密，近來英國曼徹斯特大學與俄羅斯電子研究所的科學家更仿傚其足下的生理結構，應用奈米材造出自淨自潔、可多次重複黏貼的「壁虎膠帶」－
Gecko Tape。
壁虎腳上的神奇功夫不愧是自然進化的傑作（圖一），其能夠攀牆自如，倒掛懸樑，除Telfon材質外幾乎各色各樣的東西都能攀附，甚至在水裏、真空環境及太空中都能行走自如，路經之處不留任何痕跡，足下乾淨俐落。目前科學家已證實壁虎腳上獨特的吸附機制可視攀附東西表面材質的不同，交互應用分子間凡德瓦吸引力物理原理（intermoleculars
attractions called van der Waals bonds）或是毛細張力原理的結果。
圖一 壁虎腳上有數百萬個毛髮
圖片來源：http:/www.nature.com
壁虎腳趾上約有650萬個次微米級毛髮，以幾何陣列方式排列，每單一毛髮直徑約200至500奈米，約是人類毛髮的直徑的10分之1，長度是人類毛髮直徑的2倍，毛髮前端有100~1000個類樹狀的微細分枝，每分枝前端有肉趾，能產生約10-7牛頓力，若整合整體毛髮能產生每平方公分約10牛頓的力，即若當壁虎的四肢都與表面物質接觸可載重約260磅重的人，懸掛負重能力約是其本身體重的400倍強。
科學家仿照壁虎腳上毛髮的幾何排列構造，以電子光束微影與氧電漿蝕刻法（dry etching in oxygen plasma）在5微米厚的聚醯亞氨薄膜（polyimide
film）上製成約2微米長、500奈米直徑以1.6微米周期排列的高彈性聚醯亞氨纖維，實驗結果這種高強度纖維每0.5平方公分約可負重大於100公克的物體，並可數次重覆使用，被名為「壁虎膠帶」。（圖二）
圖二 電子顯微鏡下的「壁虎膠帶」
圖片來源：Andre K. Geim/ University of Manchaster England
目前這種新膠帶仍在試用階段，研究人員正積極尋找比聚醯亞氨更防水、價廉的其他材料，如用於製造防彈衣的克拉纖維複合材料（kevlar），材質輕且抗拉能力強，也將被試用製造「壁虎膠帶」。
陳怡欣
