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壁虎为什么能爬上摩天大楼？因为它的脚趾几乎什么都能粘住。近年来，工程师们已经知道壁虎粘性的秘密，并在用于拾取和释放物体的橡胶材料条中模拟壁虎脚的粘性，但是到目前为止，日常使用的简单批量生产仍无法实现。
美国佐治亚理工学院的研究人员在一项新的研究中，开发出了一种制造壁虎胶材料的方法，这种方法比目前的方法更具成本效益。它可以实现大规模生产，并将多功能抓握条推广到制造业和家庭。
具有壁虎粘性表面的聚合物可以用来制造出用途极广的抓取器，即使是在同一条装配线上也能抓取非常不同的物体。它们可以同时粘附在图片和墙壁上，使图片的悬挂变得容易。具有壁虎附着力的吸尘器机器人有朝一日可以在高楼大厦上滑行，清洁外墙。
除了特氟龙之类的东西之外，它可以粘上任何东西。这在制造方面有明显的优势，因为我们不需要为我们想要提升的特定表面准备夹持器。该研究的主要研究者、佐治亚理工学助理教授迈克尔-瓦伦伯格（MichaelVarenberg）说：壁虎的粘合剂既可以举起像盒子这样的扁平物体，也可以举起像鸡蛋和蔬菜这样的不规则的物体。
目前装配线上的抓取器，如夹子、磁铁和吸盘等，每一个抓取器都能举起有限范围的物体。而基于壁虎表面的抓取器，其表面是干燥的，不含胶水或粘液，可以取代许多抓取器，同时填补了其他抓取机构留下的能力空白。
粘附力来自几百微米大小的突起，这些突起通常看起来像是短而松软的壁，在材料表面彼此平行延伸。下面说明它们如何模仿壁虎的脚来工作。
到目前为止，模塑是通过将成分倒在模板上，使混合物发生反应并凝结成柔性聚合物，然后将其从模具中取出来生产这些壁的。但是该方法并不方便。
Varenberg说：“成型技术是昂贵且耗时的过程。从模板中释放壁虎状材料存在问题，可能会干扰附着表面的质量。”
研究人员的新方法通过将配料倒在光滑的表面上而不是铸模上来形成那些壁，让聚合物部分凝固，然后将成排的实验室剃须刀浸入其中。材料在刀片周围设置了更多一点，然后将其拉出，留下了微米级的凹槽，这些凹槽被所需的壁包围。
Varenberg和第一作者Jae-KangKim于年4月6日在ACSAppliedMaterials＆Interfaces杂志上发表了他们新方法的详细信息。
尽管新方法比成型更容易，但开发过程花费了一年多，绘图和重新调整，同时在电子显微镜下测量细微的细节。
“要控制的参数很多：液体的粘度和温度；刮刀的时间，速度和距离。我们需要凝固聚合物对刮刀的可塑性足以使壁向上拉伸，而没有那么大的刚性导致墙壁撕裂，”Varenberg说。
受壁虎启发的表面在微米级甚至有时在纳米级上具有良好的形貌，并且通过模制制成的表面通常最精确。但是，这种完善是不必要的。用新方法制成的材料效果很好，而且坚固耐用。
Varenberg说：“许多证明壁虎附着力的研究人员必须在干净的设备中在无尘室中做到这一点。我们的系统只能在正常环境下正常工作。它坚固而简单，我认为它在工业和家庭中具有良好的应用潜力，”他们研究自然界中的表面，以模仿其在人造材料中的有利品质。
看壁虎的脚，它的脚趾上有山脊，这在过去使一些人认为他们的脚因吸力或某种形式的皮肤抓握而粘住。
但是电子显微镜揭示了更深的结构-刮刀状刚毛原纤维从这些脊突伸出几十微米长。纤丝与低至纳米级的表面彻底地接触，以至于两侧原子之间的弱吸引力加大，从而形成了整体牢固的附着力。
工程师代替绒毛开发了成排的形状，覆盖了产生效果的材料。常见的形状使材料的表面看起来像几百微米大小的蘑菇。另一个是像本研究中那样的成排的短壁。
“蘑菇形图案接触表面，并直接附着，但是分离需要施加不利的作用力。壁状突起需要较小的剪切力，例如拖船或轻抓，以产生附着力，但这很容易，而且放开物体也很简单，”Varenberg说。
Varenberg的研究团队使用绘图方法制作了在它们之间具有U形空间的墙以及在它们之间具有V形空间的墙。他们使用聚乙烯基硅氧烷（PVS）和聚氨酯（PU）。PVS制成的V形效果最好，聚氨酯是工业上更好的材料，因此Vanenberg的团队现在将致力于在PU中获得V形壁虎抓握图案，以实现最佳的组合。
论文标题为《Drawing-BasedManufacturingofShear-ActivatedReversibleAdhesives》。
