好野孩子教室—壁虎飛簷走壁的秘密

好野孩子生態小老師

晚上嘎嘎叫的聲音,還有迅速溜過牆壁、天花板的光滑身影,相信大家對飛簷走壁的高手——「壁虎」都不陌生,但牠們到底為甚麼能有如此神奇的本領呢?就讓我們來一探究竟吧!

飛簷走壁我最行:壁虎| 環境資訊中心

圖片來源 : 環境資訊中心

疑雲重重???

在自然界中,壁虎無論在粗糙的樹幹還是光滑的玻璃都能行走如飛。而這個秘密就在壁虎的腳掌上,人們曾經以為是由於或腳掌上有粘液、小吸盤的幫助。但這些假設很快被實驗推翻了。簡單想一想就能明白,如果壁虎是被粘液或吸盤牢牢地吸附在牆上,它怎麼能夠靈活地移動呢?所以,壁虎行走的謎題一直沒有很好的解釋。

圖片來源 : 國家地理雜誌中文網

腳掌的秘密!!!

直到2000年,美國科學家用電子顯微鏡放大觀察壁虎的腳掌,發現壁虎的腳掌充滿了無數小的毛狀物體,由於這些物體比較硬,又稱為「剛毛」。那些看似小鉤子一樣的剛毛末端,實際上是開叉的,每根剛毛都分成了100-1000根更細的纖毛,這些纖毛的尺寸小到奈米級別。因為這些纖毛如此之小,以至於整體的表面積大大提高。極大的增加了壁虎腳掌的表面積,將牠們的體重分散開來,讓牠們和表面之間的吸引力大幅增長,特別是當壁虎攀在那些粗糙的物體表面時,這些纖毛更能填滿那些細小的縫隙

圖片來源 : CHEMICAL ENGINEERING -UC SANTA BARBARA

力大無窮?! -1

而接下來要說的,就是壁虎最厲害的地方了。它根本不是靠人們想像的宏觀條件下的力吸附。它依靠的是剛毛上的小絨毛,與牆壁產生的凡德瓦力——也就是說,是它腳掌上的分子與牆壁分子間產生的力!而說到凡德瓦力,是一種發生於分子與分子之間的吸引力。下面的小實驗可以讓你體會到它的力量。找兩本厚一點的書,最好是紙張薄軟一點的,像洗撲克牌一樣把兩本書的書頁一張壓一張的疊在一起。全部疊完後用手壓一壓,然後分別抓住兩本書的書脊,試試能把它們拉開嗎?把兩本書「黏」在一起的力量,這就是凡德瓦力。

Separating Books Experiment (Try pulling apart two interleaved books) -  YouTube

圖片來源 : Youtube : Separating Books Experiment (Try pulling apart two interleaved books)

力大無窮?! -2

另外,新手機的螢幕上總會有一層保護膜,其實那層膜也是靠凡德瓦力「黏」在手機螢幕上的。相比讓原子構成分子的那些作用力,凡德瓦力很小,生活中我們往往不會注意到它的存在。但是這個很小,只是相對來說的。億萬根這樣的絨毛足以產生巨大的吸引力,從而可以使得壁虎爬上任何物體表面,甚至玻璃的天花板。有科學家測算,壁虎腳掌上剛毛產生的吸附力,可以達到其體重的50倍

收放自如!

 除此之外,牠們還能夠變換腳趾上的毛髮角度,直接改變纖毛的角度,使其黏性減弱,輕易地讓自己和表面分離。而且纖毛不只是有角度而已,而且還是捲的——這讓壁虎得以儲存大量的精力,並且非常迅速地改變角度。實際上,捲曲的纖毛就像是個「裝了彈簧的分離裝置」因此,壁虎纖毛的斜角和彈性結合起來,就是改變黏著度的關鍵。

向壁虎學習!

壁虎腳掌這麼好玩的課題,當然不會逃脫科學家的視線,於是,科學家們就想試試能否做出像壁虎腳掌一樣的膠帶。這種膠帶最大的優勢是可以反覆使用,而且吸附力強大。這種膠帶中每平方公分能負重達1.4公斤的物體。如果要把一個人粘在牆上,用一張A4紙大小的膠帶就足夠了。而且這種膠帶可反覆使用,被稱為「壁虎膠帶」。

壁虎爬牆給靈感高大教授鍾宜璋發明無膠膠帶| ETtoday生活新聞| ETtoday新聞雲

圖片來源 : ETtoday生活新聞

壁虎爬牆得靈感! 無膠膠帶掛起15公斤單車│TVBS新聞網

圖片來源 : TVBS新聞網

結語

講到這裡,大家對壁虎爬牆的功夫都有了一定的了解了吧!而且關於凡德瓦力,人類文明發展了上萬年也是近一、兩百年才開始認識到原子、分子間力的作用。而壁虎,則早已運用分子間的凡德瓦力吸附在牆上幾百萬年了,實在是令人驚嘆。所以下次大家在晚上聽到牠們嘎嘎叫時,除了嫌牠們吵之外,還要想到牠們可是擁有神奇腳掌幫忙吃掉蚊蟲的好夥伴喔!

Categories:
浩浩老師 葉

發佈留言

發佈留言必須填寫的電子郵件地址不會公開。 必填欄位標示為 *