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 那 個 蓮花 效應 那 從 蓮花 效應 事實 上 就 推演出來 事實 上 是 跟 壁虎 的 腳毛 事實 上 有 類似 的 關係 後來 我們 也 用 一些 科學 儀器 去 量測 這些 吸附 發覺 它 事實 上 是 有 很 大 的 吸附量 本來 這些 材料 呢 是 平面 的 時候 一般 是 不會 黏 的 但是 有 這些 結構 以後 它 就 變 得 會 有 黏性 那 這些 跟 報導 文獻 上 壁虎 的 這些 吸附 現象 是 一樣 的 所以 我們 就 開始 做 這 方面 的 研究 我們 現在 膠帶 最 常 遇到 的 問題 貼 了 放貼 了 放 貼 久 了 上面 黏 了 灰塵 在 上面 就 不 黏 了 壁虎 呢 會 自動 把 那些 灰塵 排掉 那 個 是 很 神奇 的 生物 機制 團隊 或是 廠商 都 在 做 就 等於 說 它 盡量 把 膠帶 的 底部 長 的 是 一 根 一 根 的 柱子 希望 說 它 貼 在 牆 上 的 時候 就 能夠 伸進去 可是 基本 上 目前 的 壁虎膠 至少 我 看到 的 都 還 跟 真正 的 壁虎 還是 有 一定 程度 的 差異性 並 不 是 完全 是 乾 的 這樣子 然後 黏力 上面 也 差 很多 很多 在 模擬 壁虎 或 貝類 黏液 膠帶 的 夢想 還 未 真正 實現 前 一 個 模仿 壁虎 的 仿生足式 機器人 已經 誕生 能 在 垂直 的 牆面 上下 迅速 攀爬 並 能 自動 辨識 並 規避 障礙物 未來 將 可 應用 於 搜索 救援 以及 科學 實驗 與 考察 2004年 美國 與 加拿大 聯合 七 個 團隊 進行 整合 研究 計畫 當時 史丹佛 團隊 研發出 一 種 壁虎 機器人 Stickybot 是 足式 機器人 領域 的 一 大 進展 林沛群 教授 也 參與 過 這 個 計畫 史丹佛 團隊 其實 有 意願 做 一 個 比較 像是 壁虎 做到 500 克 以內 所以 sticky bot 大概 是 500 克 的 機器人 stickybot 事實 上 它 在 樹 上 根本 也 沒辦法 抓 因為 它 那 個 貼到 樹 上 就 黏 不 住 所以 sticky bot 只 能 在 完全 的 平面 上 爬 而且 事實 上 也 是 爬 了 四五 步 之後 就 不 黏 了 就 要 換 墊子 因為 就 我 剛剛 講 的 還 有 清潔 的 問題 我們 做 仿生 機器人 概念 上 的確 是 希望 說 能夠 像 壁虎 這樣子 爬 爬上去 那 一 隻 我 是 覺得 做 得 還 滿 像 的 當然 說 它 真正 展現出來 的 功能 跟 壁虎 比 是 還 差 很 遠 可是 至少 我 覺得 就 是 一 個 對 整 個 領域 來 講 是 一 個 滿 大 的 突破 該 計畫 進行 了 五 年 最後 因為 很多 困難 沒辦法 突破 而 沒有 完全 成功 而 在 台灣 虎尾 科技 大學 王榮爵 團隊 研發出 多功能 偵查 機器人 裝有 履帶 吸盤 和 感測器 偵查 小 猴 機器人 則 是 利用 吸盤 的 方式 去 克服 牆面 的 垂直 障礙 那 我們 會 設計到 三 個 ( 可動點 ) 就 是 比較 適合 攀爬 因為 它 要 爬 的 時候 是 兩 腳 是 固定 的 兩 腳 去 爬 那 它 就 是 可以 用 後 腳 的 力量 去 把 吸盤 往 下 壓 一 壓住 就 是 容易 把 它 吸 得 比較 牢 一點 然後 把 它 往 前 壓 那 就 比較 容易 壓住 這樣子 即使 已 有 許多 相關 的 研究 但是 想要 將 機器 腳 量產 還是 有 許多 困難 要 克服 台灣 廠商 不 願意 投入 是 可以 或是 全 世界 的 廠商 還 不 願意 投入 是 可以 理解 的 因為 畢竟 從 人型 機器人 這 一 塊 或是 甚至 所有 的 仿生 機器人 這 一 塊 目前 成本 都 還 太 高 它 的 一般 的 視野 會 在 說 它 必須 在 幾 年 內 就 必須 要 有 回收 不然 它 一 個 公司 營運 的 目的 就 是 為 了 獲利 你 不能 要求 他 說 去 做 一 個 研發 二十 年 還 不會 有 量產 可能 的 一 個 狀況 廠商 還 沒有 看到 比較 短 時間 內 的 產業 效益 的 時候 我 覺得 要 他們 投入 是 有 困難性 的 輪子 是 人類 歷史 上 的 重要 發明 我們 從 木頭 的 滾動 開始 發現 輪子 可以 代替 人力 搬運 隨後 開始 使用 馬車 代步 演變 到 近代 已 有 各式各樣 的 車種 與 輪子 的 搭配 快速 的 交通 運輸 也 大大 改善 人類 社會 的 生活 型態 那 身處 21世紀 的 我們 為什麼 還 要 去 研究 腳 的 運行 呢 輪 其實 在 人 的 環境 很 好用 因為 我們 就 為 了 那 個 輪 就 會 把 馬路 鋪平 或是 有 鐵軌 履帶 對 環境 的 破壞性 是 很 大 的 因為 它 是 整 個 那 種 鐵 的 方式 去 等於 說 盡量 把 地貌 輾過去 如果說 未來 世界 全 都 會 被 人類 剷平 這 個 可能 就 不再 重要 那 可是 現在 也 看起來 說 這 個 似乎 不 是 對 的 方向 環境 改 的 越 多 現在 整 個 就 越 糟 嘛 人因 夢想 而 偉大 奈米 技術 的 日漸 成熟 透過 人為 的 方法 與 對 自然 的 了 解 在 學習 寓於 模仿 下 有朝一日 人類 希望 能 創造出 如 生物 般 神勇 的 結構 從而 完成 我們 飛簷走壁 的 美 夢 科學 上 的 意義 就 是 我 覺得 就 是 讓 我們 知道 如何 處理 複雜 環境 讓 我們 在 複雜 環境 上面 產生 運動 自然 的 環境 都 一定 是 崎嶇 的 生物 的 聰明度 以及 牠 的 能力 還 沒有 辦法 去 大量 的 改變 環境 那 個 設計 的 過程 中 是 以 不 改變 環境 為 前提 所以 等於 說 今天 環境 很 複雜 的 時候