经过数十亿年的进化和生存竞争,自然界中生物所展现的多样性和各种奇特功能激发了人类的想象力和创造力。壁虎能在悬崖、树干、墙壁、天花板甚至垂直的光滑玻璃板上纹丝不动地停留或轻松行走,长期以来一直受到人们的关注。古希腊哲学家亚里士多德将这种吸附力归因于一种超自然力量。后来科学家认为壁虎脚掌的附着机制可能是虹吸、微观锁合、摩擦、静电吸引等。考虑到即使在真空中,壁虎也能在垂直的光滑玻璃墙壁上纹丝不动或轻松爬行,那么壁虎脚掌与物体表面的吸力不可能是真空吸力。空气电离对壁虎脚的黏附力没有影响,也排除了静电吸引力。壁虎脚掌上没有腺体,不分泌任何液体,也不是通常的黏合剂作用。19世纪科学家观察到壁虎脚掌具有非凡的微观结构。1965年,用光学显微镜观察到壁虎脚掌上有数百万根刚毛,每根刚毛又由100至1000根绒毛组成,每根绒毛的半径在0.2至0.4微米之间。2000年以来,美国科学家奥特姆等人利用微机电技术(MEMS)测定了壁虎刚毛的附着力,发现当刚毛上的绒毛与物体表面贴得很近时,可以产生微弱的分子间作用力,即物理学上所称的范德瓦尔斯力。尽管每个作用点的作用力非常微弱,但数百万根刚毛组成的阵列能够提供远大于壁虎体重的附着力,壁虎正是依靠脚掌上的刚毛与物体表面之间的范德瓦尔斯力而附着在物体表面。它能够轻松快速行走的秘诀是范德瓦尔斯力迅速形成和消失。
奥特姆等人还发现,刚毛必须与接触界面有一定的相对滑动才能测到附着力。这种滑动可能是不断调整刚毛的角度,促进刚毛与接触面充分接触,而且刚毛基底的肌肉组织和神经组织对壁虎脚底刚毛有调控作用,从而使刚毛细胞具有主动的黏附和抗黏附及其转换功能,当然也可能有生物电参与其中,使得壁虎能够快速而自如地爬行。2005年,科学家胡博等人还发现,毛细作用对壁虎脚掌的附着力产生至关重要的影响。即使有单层的水分子膜存在也会对附着力结果产生很大的影响,而这层水分子膜极易由刚毛吸附空气中的水分而形成。实验表明,随着空气湿度从0增加到70%,单根绒毛产生的附着力几乎翻倍。科学家们对模仿这种刚毛非常感兴趣。目前模拟出来的“人造刚毛”虽然具有一定的附着能力,但却深受彼此“粘连”现象的困扰,而且不易在附着和脱离物体表面之间转换。看来壁虎脚掌还有许多未解之谜!

