重新提交 2018 年可用的《蜘蛛侠》技术

一个周五早上,彼得·帕克和他的生物同学参观了一所城市大学的研究实验室。彼得走进研究实验室几分钟后,一只转基因蜘蛛咬了他。在接下来的几个小时内,彼得的身体发生了变化,使他能够粘在墙上并发射蜘蛛网。彼得变身蜘蛛侠。

科学家预测,在未来 10 年内,这个科幻小说的故事将成为现实。希望人类不会再遭受蜘蛛的叮咬。而是穿由具有很强粘合性的材料制成的西装。

蜘蛛和壁虎是这些粘合材料的灵感来源。壁虎是一种棕色或深灰色的小蜥蜴,脚底有一个粘性垫,可以让它们爬上光滑的表面,甚至可以倒立在天花板上行走。这些粘垫可以让壁虎承受自身重量 100 倍的重量。进化已被委托给开发者具有高密度细小毛发的 elop 脚垫与壁虎行走的表面相互作用。

但是,它是如何工作的呢?科学家想要了解壁虎的脚粘附在任何表面上的机制。由于粘合是干燥的,科学家知道粘合过程中不涉及任何化学物质。这一定是纯粹的身体吸引力。

德国马克斯普朗克金属研究所科学家 Eduard Arzt 发表的一项研究(PNAS,第 102 卷,第 16293 页)以及 Kellar Autumn 发表的另一项研究(PNAS,第 99 卷,第 12252 页),俄勒冈州刘易斯和克拉克学院的教授表明,两种吸引力导致了壁虎的粘合特性:毛细管力和范德华力。细小的毛发和表面之间的吸引力起到尼龙搭扣的作用;也就是说,壁虎的脚可以轻松地粘在任何表面上并轻松地从任何表面上起飞。

蜘蛛的粘附机制与壁虎类似操作系统。蜘蛛的脚上也有细小的毛发,这使它们具有很强的干燥附着力。范德华力和纳米联锁,也称为摩擦力,是蜘蛛粘附过程中涉及的两种力。

意大利都灵理工大学教授 Nicola M. Pugno 正在研究一种模仿蜘蛛和壁虎粘附特性的合成材料。 Pugno教授在《物理学杂志:凝聚态》(第19卷,第395001页)发表的论文中提出使用基于碳纳米管的技术来开发粘性材料。

碳纳米管是直径为纳米级的圆柱形碳分子。因此,碳纳米管非常小;它比人类头发细近 1000 倍。

俄亥俄州阿克伦大学聚合物科学系教授 Ali Dhinojwala 在《化学通讯》(第 30 卷,第 3799 页)上发表了一项研究,展示了碳纳米管如何产生 200 倍的粘合力比那些吃壁虎细毛的东西还要吃。

如果一双“壁虎材料手套”能够承受 2552 磅的质量(Pugno 论文中的计算结果),那么一双由“碳纳米管材料”制成的手套就是蜘蛛侠的完美补充-男士西装。

在未来 10 年内,世界各地的许多其他科学家将继续开发具有前所未见特性的技术。在分子水平上理解和操纵有机和无机物质将为我们带来一个只有科幻小说中才有可能的世界。谁知道呢,也许有一天我们能够像我们的英雄:蜘蛛侠一样,粘在墙上,在摩天大楼之间摇摆。


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