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分子引力引入服装设计 "蜘蛛侠"有望走入现实
2007年8月30日 08:11
来源:新华网 作者:茹益 选稿:尤歆飞
  东方网8月30日消息:系列科幻电影《蜘蛛侠》男主角身怀绝技,可以像蜘蛛一样附着在墙壁上。最新科学研究发现,可以利用分子引力设计一种“蜘蛛服”,人穿上后能与“蜘蛛侠”一样,在建筑物侧壁和天花板上来去自如。
    
  模仿壁虎
  
  据英国《卫报》29日报道,意大利都灵理工大学教授尼古拉·普尼奥认为,可以依照壁虎在垂直墙面上爬行的原理,研制出一种具有极强黏性的服装,让人能悬挂在天花板上或在墙壁上爬行。这项研究刊登在《英国物理学杂志:凝聚态物质》上。
  
  普尼奥在研究报告中说,壁虎脚趾长有密密麻麻的微细绒毛,叫刚毛。刚毛在与墙壁表面接触时,两者表面的分子距离非常接近,因而会产生微弱的分子引力(又称范德瓦尔斯力),由于刚毛数量众多,成千上万股微小引力汇聚成强大吸力,帮助壁虎牢牢附着在墙壁上。
  
  壁虎刚毛呈多层次排列,结构精细,能与不同类型、不同质地的表面保持充分接触,产生足够大的分子引力固定住壁虎身躯。因此无论在粗糙的混凝土墙壁还是光滑的玻璃窗上,都能见到壁虎身影。
  
  普尼奥认为,某些碳纳米管如果排列得当,也具有类似刚毛的分子吸附作用。“蜘蛛服”的设计原理就是在衣服的手足部分安上成千上万个碳纳米管,使其具有强大黏性。
  
  碳纳米管极其细小,长度仅为几十亿分之一米,但其强度却非常高,不易损坏。实际操作中可把碳纳米管织入纤维。
  
  实际问题
  
  普尼奥和其他研究人员表示,制作“蜘蛛服”理论上完全可行,但有几个实际问题有待解决。
  
  首先是衣服能否提供足够黏力,保证人能安全附着在墙上。人的体重远大于壁虎,而且研究表明,附着面越大,单位面积提供的引力越小。因此,即使人手脚上长满刚毛,还是不能黏附在墙上。
  
  好在刚毛利用分子引力的效率并不高,理论上碳纳米管能比刚毛多提供200倍黏力。
  
  另一个棘手问题是如何控制黏性。要一直黏在墙上并不难,问题是如何让使用者轻松地从黏合状态中解脱出来。普尼奥说,壁虎要花很大力气才能抬起黏在墙上的四肢,而人的肌肉结构与壁虎不同,如果“蜘蛛服”设计不合理,使用者会被累垮。
  
  此外,“蜘蛛服”需要一个自我清理装置。普尼奥说,刚毛防水性优良,而且“壁虎在沙子上爬行时每隔几步就清理一下脚趾”。
  
  运用广泛
  
  据普尼奥估计,研制“蜘蛛服”大约需要10年时间。他认为自己的研究意义重大,一旦研究成功,这套服装将有不少用途。
  
  普尼奥说:“这套服装可在科学界得到有趣应用。比如,宇航员可以穿上带有吸附系统的太空服,进行各种作业。”
  
  他还认为清洁工在清洗高楼大厦外墙时也可以穿上“蜘蛛服”,或是戴上有吸附系统的手套。
  
  同样是受到壁虎四肢微结构的启示,英国科学家曾成功研制出一种强力胶布。研究人员还希望借鉴壁虎爬墙的原理,研制出一种会爬墙的机器人。
  
  
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