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仿生学壁虎怎么能爬墙上的?
1. 趾盘结构:壁虎的脚上有许多微小的趾盘,这些趾盘表面有许多细小的毛状结构,称为“吸盘”。这些吸盘能够产生黏性力和分子吸附力,使得壁虎能够紧密地附着在墙面上。
2. 拍动运动:壁虎爬行时能够进行快速的拍动运动。当壁虎把脚放在墙面上时,它每次脱离脚趾盘时都会产生空气波动。这种拍动运动可以增加壁虎脚趾盘与墙面之间的接触面积,从而增加黏附力和附着稳定性。
因此,壁虎能够通过趾盘结构和拍动运动来实现在垂直或倾斜的墙面上爬行。虽然仿生学壁虎尚未完全***壁虎的爬墙能力,但研究者们正在努力将这些特性应用于可控制的材料和机器人的设计中。
壁虎有适合攀爬的足;足趾长而平,趾上肉垫覆有小盘;盘上依序被有微小的毛状突起,末端叉状。这些肉眼看不到的钩可黏附於不规则小平面,使壁虎能攀爬极平滑与垂直的面,所以壁虎能爬墙。
为什么壁虎爬在墙上下不来?
壁虎能爬墙是因为叫上有吸盘状结构。
壁虎足的结构非常奇特。它四足的指、趾扁平宽大,由许多板片构成,这些板片呈扇形排列,实际上是微细腺毛覆盖着的鳞片。微细腺毛呈钩子形状,有粘附能力。由于壁虎足上有无数个微钩,所以它能轻易抓住物体表面上微乎其微的小突起。所以壁虎能在墙壁、天花板或光滑的平面上轻盈行走。生活中用的尼龙扣带,就是利用这个原理制成的。一条带子由很细的尼龙细编织成许多微小的钩子,另一条带子则由很细的尼龙丝编织成许多软软的微小的套子,使用时把两条带子相对搭上一按,它们就会连在一起。
壁虎是我们非常熟悉的一种生物,它能够在墙上随意行走,似乎完全不把重力放在眼里。那么它是如何实现这个操作的呢?在解密之前,肯定会有很多读者以为壁虎之所以能够爬在房顶上,那是因为它们的脚上有很多吸盘,在吸盘的作用下将壁虎的四只脚固定在墙上。如果你是这么认为的话,那么你就错了。
刚开始,人类也一直是这么认为,但直到1965年,美国科学家鲁道夫•鲁伊瓦尔利用扫面电子显微镜对壁虎的脚掌进行扫描,却并没有发现吸盘的存在,也并不存在人们所猜测的钩子,而看到的是无数根细小的微米级的刚毛。
壁虎脚掌上的刚毛的主要组成是蛋白质,与我们的毛发类似,名为β-角蛋白。这些刚毛非常细小,在微米级别,并且在这些刚毛的末端还分叉出很多更加细小的纤毛,达到纳米的级别。在壁虎的脚爬在墙面上时,这些纤毛末端会非常的贴近墙面上的分子,从而产生“范德瓦尔斯力”,这种的产生与墙面是否光滑没有关系,因此,壁虎无论是在光滑的玻璃还是粗糙的树干上都能够行走自如。
所以壁虎的“飞檐走壁”并不是你想象中的“吸盘作用”或钩子钩住,而是利用分子之间的作用力产生的“吸力”。
壁虎趴在墙上不下来是因为壁虎脚底的吸附能力很强,能在墙壁上爬行自如。
壁虎脚趾上有数百个拍状突起,称为皮瓣,每个皮瓣上都生有数百万刚毛,比人的头发要细10倍。在显微镜下面,能看到每一个刚毛末端又分成数百个直径只有几百纳米的更细的铲状丝,称为铲状匙突,能和攀爬物表面的分子发生引力作用。
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