於 搬運 具有 平滑面 的 重物 有 許多 種 生物 為 了 克服 自然 環境 的 障礙 就 必須 想 辦法 在 垂直面 上 吸附 或者 自由 行進 樹蛙 其實 很 吸引人 的 牠 要 能 適應 樹 上 的 生活 表示 說 牠 要 能夠 克服 它 的 重力 來 攀爬到 樹 上 這 時候 附著 在 樹 上 的 能力 就 很 重要 樹蛙 牠 的 每 個 指頭 的 末端 有 澎大 的 吸盤 就 是 顯微鏡 或者 是 甚至 電子 顯微鏡 的 表面 上 可以 看出來 牠 表面 有 很多 六角柱狀 的 構造 牠 會 分泌 黏液 所以 牠 其實 是 靠 牠 分泌 的 液體 來 吸附 在 表面 上 的 是 屬於 濕式 的 在 大自然 中 濕式 黏著 是 多數 軟體 動物 附著 的 方式 例如 蝸牛 你 知道 嗎 貝類 不一定 都 有 殼 巫文隆 教授 是 台灣 貝類 軟體 的 權威 在 他 眼 中 貝類 的 行動 雖然 很 緩慢 但 行動 能力 卻 別有 洞天 貝類 我們 估算 大約 有 10萬 到 12萬 種 那 這 個 數量 是 僅次於 昆蟲 那麼 這 裡面 最 大 的 一 群 貝類 就 叫 腹足類 用 腹部 當 足 的 這 種 貝類 牠 是 一 個 足 一 片 足 你 可以 看到 牠 肌肉 牠 會 有 一 個 波動 在 往 前 的 這 個 波動 這 個 波動 是 往 前 走 可是 這 個 貝類 牠 也 往 前 走 所以 牠 不 只 是 可以 在 平滑 的 環境 平滑 的 環境 那 個 礁石 的 環境 牠 都 可以 進行 這 個 動作 俗稱 淡菜 的 貽貝 生活 在 永無止歇 海浪 沖擊 的 環境 裡 所以 牠 必須 分泌 黏液 把 自己 穩穩 地 固定 在 礁石 上 還 有 許多 軟體 動物 也 是 仰賴 具有 黏性 的 分泌物 來 幫助 牠們 附著 與 行進 有的 是 錨足 像 錨 一樣 有的 是 叫做 足絲 足 就 是 牠 能夠 分泌 足絲 腳 的 一 種 絲 叫 足絲 的 足 當然 也 有 是 沒有 足 就 像 牡蠣 你 看 不 到 牠 的 足 因為 牠 是 附著 固著 在 一 個 生物 上 這些 不同 貝類 所 特有 的 行動 方式 當然 也 啟發 我們 很多 關於 行進 方式 的 仿生 想像 牠 可以 在 平滑 的 環境 平滑 的 底層 裡面 走 牠 也 可以 在 凹凹凸凸 的 礁石 上 走 我們 假如 說 真的 能夠 去 利用 牠們 的 特性 我們 能不能 發展 一 種 我們 叫做 全能 的 止滑鞋 也就是說 我們 穿上 這 個 鞋 以後 我們 在 很 滑 的 地方 也 可以 走 我們 在 這 個 凹凹 凸凸 的 岩礁 也 可以 走 同樣 一 雙 鞋 那 這 個 不 是 不 是 很 不錯 嗎 藤壺 是 一 種 分布 很 廣 的 生物 從 近海 的 潮間帶 到 深海 都 可以 看 得 到 中央 研究院 生物 多樣性 中心 的 研究員 陳國勤 對 藤壺 有 深入 的 研究 它 會 有 一 對 附足 牠 上面 會 有 放 生物膠 的 腺體 所以 牠 走 的 時候 已經 會 有 輕微 的 生物膠 在 排放 所以 牠 附著 以後 的 時候 就 會 釋放 比較 多 的 生物膠 把 藤壺 固定 在 表面 上面 這些 生物 黏液 除了 附著 有時 還 兼具 潤滑 的 功能 牠 要 在 一 個 粗糙 的 表面 行走 的話 或者 在 一 個 光滑 的 表面 行走 的話 牠 要 減少 牠 的 摩擦力 一 個 辦法 就 是 用 黏液 用水 或者 黏液 來 讓 牠 能夠 有 一 個 類似 於 雪撬 減少 牠 的 摩擦力 牠 就 能夠 好像 我們 拿 著 一 個 穿著 一 個 什麼 鞋 那 這 個 鞋 呢 能夠 隨時 分泌 黏液 出來 能夠 讓 牠 一直 走 藤壺 分泌 的 黏著 物質 具有 驚人 的 黏性 其實 我們 日常 所 用 的 便利 貼 便是 取材 自 藤壺 黏液 的 研究 成果 目前 已 有 許多 實驗室 正 積極 地 研究 藤壺 的 黏著物 嘗試 去 解析 及 仿製 這些 黏著物 獨特 的 物理 及 化學 特性 以 製造出 更 犀利 的 黏膠 除了 利用 吸盤 與 黏液 來 作 垂直面 的 移動 電影 蜘蛛人 能夠 在 高樓大廈 的 牆面 上 自由 行走 現實 中 的 生物 是否 也 可以 辦 得 到 呢 攀岩 是 人類 展現 體能 與 極限 的 運動 藉由 手腳 與 垂直 岩面 的 摩擦力 或 岩石 間 的 細縫 達到 前進 向 上 攀爬 的 力量 有 一 種 動物 既 能 爬行 於 粗糙 牆面 也 能 橫行 於 光滑 表面 牠 就 是 壁虎 那 牠 又 是 怎麼辦到 的 呢 中研院 應用 科學 研究 中心 研究員 陳培菱 專研 奈米 科技 與 表面 研究 指出 壁虎 腳 上 的 奈米 與 微米 結構 正 是 使 牠 與 表面 產生 強大 附著力 的 原因 在 生物體 裡面 常常 都 有 這 種 多層次 的 結構 用 電子 顯微鏡 下去 細看 以後 牠 事實 上 是 一 根 一 根 的 剛毛 那 剛 毛 大概 是 比 頭髮 還 細 一點 那 這些 剛 毛 上面 還 有 幾百 根 的 所謂 的 匙 突 就 是 一 根 一 根 的 細毛 壁虎 表面 的 腳毛 要 基本 上 要 跟 表面 就 是 物體 的 表面 接觸 了 以後 才 會 有 這 個 所謂 的 凡得瓦力 它 是 很 近距離 的 作用力 凡 得 瓦力 是 動物 得以 在 光滑 垂直 的 表面 上 附著 與 運動 的 機制 是 一 種 分子 間 微弱 的 靜電力 當 一 個 原子 周圍 環繞 的 電子 不 是 永遠 都 均勻 地 分布 在 某 一瞬間 電子 會 偏向 原子 的 一 邊 讓 這邊 帶 了 些許 負電 而 另 一 邊 則 帶 些許 正電 當 兩 個 分子 靠近 時 些許 的 正負電 之間 就 會 互相 吸引 然而 如果 壁虎 的 腳底 吸力 真的 如此 強勁 那 為什麼 牠 還可以 輕易 地 從 牆面 上 離開 而 牠 又 是 如何 保持 在 攀爬 許久 後 還是 具有 強大 的 黏著力 壁虎 的 腳毛 牠 跟 一般 我們 知道 的 東西 是 不 一樣 的 第一 個 牠 是 可以 自 潔淨 的 所以 牠 自己 跟 自己 是 不會 吸附 不會 黏 在一起 所以 牠 不會 有 一般 就是說 你 吸上去 牠 就 會 黏 在 上面 的 困擾 第二 個 牠 必須 要 施力 才 會 產生 這 個 力 才 是 產生 這 個 近距離 的 作用力 那 第三 個 牠 有 方向性 所以 當 牠 以 一 個 30 度 角 的 方向 把 這 個 腳毛 拉開來 的 時候 這 個 事實 上 不 需要 施力 的 所以 牠 這 個 毛 的 那 個 作用力 有 方向性 所以 你 在 接觸 的 時候 大概 可能 只 有 百分之一 會 有 這 個 方向 那 牠 在 調整 的 過程 中 牠 就 可以 產生 很 大 的 一 個 支撐力 那 科學家 認為 呢 就是說 在 一般 的 狀況 下 在 行走 那 你 有 一 個 方向性 壓上去 以後 牠 就 有 一 部分 就 會 壓到 剛好 對 的 一 個 角度 那 這 個 只要 大概 在 萬分之四 就 可以 支撐住 這 個 壁虎 的 身體 的 重量 仿造 生物 身 上 的 特性 進而 應用 改善 我們 的 生活 這 就 是 師法 自然 的 成效 魔鬼氈 可是 最早 的 仿生 產品 之 一 背後 的 英雄 植物 就是 來自 鬼針草 1948年 瑞士 一 位 工程師 在 山林 散步 發現 他 的 褲子 上 沾滿 了 芒刺 他 將 芒刺 拿起 檢視 發現 芒刺 本身 像 一 排 鉤子 碰到 衣料 時 便 緊緊 勾住 他 花 了 多 年 的 時間 不斷 研究 和 修改 終於 發明出 一 種 易 貼 易 撕 的 產品 VELCRO 也 就 是 大家 所 熟知 常用 的 魔鬼氈 魔鬼氈 其實 它 是 真的 是 一 個 仿生 的 例子 一些 規則 的 鉤子 碰到 一 群 表面 上 是 不 規則 的 纖維 的 時候 它 就 可以 扣 在一起 除了 魔鬼氈 膠帶 也 是 我們 日常 生活 的 好 幫手 而 它 又 是 用 什麼 原理 產生 黏性 的 呢 市面 上 所 販售 的 各 種 膠帶 大都 屬於 感壓型 黏著劑 感壓膠 除了 膠體 本身 同時 還 會 有 基材 做為 讓 黏著劑 附著 的 材質 為 了 要 達成 最 大 的 貼合 效果 就 必須 讓 膠 和 貼合面 間 有 最 大 接觸 面積 因此 輕 壓 膠帶 上面 的 黏著劑 會 變形 並 滲進 表面 凹洞 藉由 對 不同 表面 的 黏著力 和 膠體 本身 的 內聚力 互相 平衡 以 產生 黏性 陳培菱 的 研究 著重 在 表面 結構 並 探討 奈米 結構 的 吸附力 如何 運用 在 可 重複 使用 的 高黏性 膠 上 我們 用 的 一 個 方式 就 是 是 壓印 的 方式 用 分子 奈米球 自 組裝 的 方式 它 可以 自組 裝成 一些 規則性 的 結構 然後 呢 我們 再 用 蝕刻 的 方式 在 矽 的 基板 上 蝕刻出 一 個 一 個 的 洞 然後 再 來 呢 我們 就 是 把 這些 高分子 材料 塗抹 在 這 個 洞 上面 那 再 把 它 聚合 以後 再 把 它 撕開來 它 就 會 變成 是 高分子 上面 有 一 根 一 根 的 這些 剛 毛 這 是 我們 的 一 個 製程 方式 要 製造 如同 壁虎 剛毛 的 奈米 尺寸 膠帶 是 科學家 努力 的 方向 然而 目前 還 有 一 大 段 路 要 走 就是 單點 的 材料 上 是 都 沒有 問題 的 只是 說 怎麼樣 大量 的 製造 這 個 目前 還 是 一 個 問題 因為 我們 要 我們 目前 用 的 奈米 製程 技術 是 比較 貴 的 一 個 技術 所以 我們 目前 還 往 這 方面 在 改進 當中 怎麼樣 去 變成 讓 它 可以 做 工業 生產 的 一 個 方式 產生 這些 膠帶 廠商 也 致力 於 可 重複 黏貼 膠帶 的 研發 市面 上 無痕 掛勾 產品 就是 利用 其 化學 性質 達到 易 黏 易 撕 的 效果 當然 一 個 軟 的 材料 軟 到 一定 的 程度 以後 它 就 會 產生 黏力 這 是 機械 性質 那 這些 東西 就是 利用 很 軟 的 材料 去 把 它 形成 的 是 在 表面 上 去 填滿 那些 空隙 然後 形成 化學 鍵 然後 你 拿下來 的 時候 它 是 用 形 變 去 把 那些 力 破壞掉 所以 你 可以 很 輕易 地 把 它 拿開來 然而 此 類 的 產品 只 能 使用 一 次 無法 像 壁虎 般 有 著 多 次 重複 使用 的 效果 那 為什麼 壁虎腳 的 剛毛 可 無數 次 的 附著 與 放鬆 那 就 是 另 一 個 神秘 的 生物 超能力 自潔 我們 本來 是 研究 所謂 的 自潔淨 就 是