由于脚上存在特殊的粘附物质，壁虎、蜘蛛和甲虫等动物可以“飞檐走壁”。仿生学研究人员希望通过模仿和控制这种生物功能，实现新技术应用。《先进材料》和《ACS应用材料与界面》杂志近日载文称，受到甲虫们的启发，德国基尔大学的研究人员成功提高了一种硅橡胶的粘附性——他们先根据甲虫脚在微观尺度上构建了材料表面，然后用等离子体对材料进行处理。此外，研究人员还发现，随着结构材料弯曲程度的改变，其附着力会产生显著变化。这一成果将对微型机器人和抓取设备的研究有所帮助。
硅橡胶等弹性合成材料具有弹性好、可循环使用和造价低廉等优点，在工业领域颇受欢迎，常用于密封、绝缘或防腐处理。然而，由于硅橡胶的表面能较低，因此它们基本没有粘附性。这对硅橡胶材料的表面改性造成了很大困难。
功能形态学和生物力学研究人员斯坦尼斯拉夫·N·格尔博（Stanislav N. Gorb）和埃姆雷·齐兹坎（Emre Kizilkan）正着手研究如何改善硅橡胶材料的粘附性。他们仿生的对象是雄性叶甲科昆虫的表面结构。这类甲虫的表面看上去像蘑菇。格尔博等发现，将硅橡胶弹性体的表面修饰成蘑菇状，然后用等离子体处理，材料的粘附性将显著改善。除此之外，改变材料的弯曲程度，也会对其附着性产生影响。格尔博说：“动物和植物为人类的发明创造提供了不可思议的借鉴。我们试图将甲虫的神秘粘附特性转移到人造材料中，以便实现材料性能的针对性控制。”格尔博等的目标是，在不使用传统胶水的条件下，在微观范围内实现可逆粘附。这可能在微电子等领域催生全新的应用。
首先，齐兹坎等比较了3种有不同表面结构（非结构、柱状、蘑菇状）的硅橡胶弹性体的粘附性能，并研究了弯曲程度（凸状、凹状）对粘附性的影响。齐兹坎说：“具有蘑菇状结构和凹状结构的硅橡胶材料具有双倍的粘附力。赋予硅橡胶材料这样的表面结构，可使我们最大限度地提高其附着力。”接着，齐兹坎等研究了等离子体表面处理技术对硅橡胶表面特性的影响。通过优化参数，齐兹坎等在保证不损坏材料表面的条件下，用等离子体技术提高了硅橡胶的附着力（蘑菇状表面，附着力增加超过90%）。
目前，在齐兹坎等的研究基础上，研究人员已经成功制造了一种基于“壁虎原理”的胶带。这种胶带非常坚固，并且可以在移除时不留下任何残留物。
编译：雷鑫宇 审稿： 阿淼
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