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乍一看，墙壁爬行机器人和壁虎似乎没有太多共同之处。也就是说，直到你仔细观察它们各自如何附着在攀爬的表面上，数以千计的细小毛发附着和分离，以提供抗重力牵引力。
最大的区别在于，这些小蜥蜴已经以这种方式移动了数百万年，而研究人员在过去的十年里才开始尝试在他们的机械造物中模仿这种自然现象。加州大学伯克利分校的研究人员上个月在Langmuir（美国化学学会的期刊）上在线报告了生物模仿领域的最新成功，他们创造了一种粘合剂，该粘合剂上布满了毛发状的微纤维，这些微纤维在沿着表面移动时可以自行清除碎屑。
加州大学伯克利分校电气工程和计算机科学教授、正在开发这种新材料的研究团队负责人罗恩·费林说，这种粘合剂如果应用于全地形机器人的轮胎上，可以使其在墙壁和天花板上快速移动，也许是为了在灾难后搜寻幸存者。“壁虎是能够粘附并在表面上快速移动的最大生物之一，”他说。“它通过打开和关闭其粘合剂来实现这一点。”
费林表示，每个壁虎脚趾（每只脚有五个）都包含数千根微毛，这些微毛通常长 100 微米，直径 5 微米。（一微米约为十万分之四英寸。）微毛的粘附能力来自于接触、拖拽和咬合表面，而不是向下压在表面上（如胶带一样）。由于毛发在壁虎脚趾上呈一定角度，因此当沿一个方向移动时，它会卡在表面上，但当沿相反方向移动时，可以从表面上释放。“事后看来，这非常有道理，”他补充道。“它的脚应该只在它们想要粘住时才粘住。”
壁虎脚趾上的毛发由角蛋白（人类头发、皮肤和指甲的主要成分）制成，而费林和他的团队则用聚丙烯聚合物制成。这使它们具有足够的硬度，可以密集排列在他们设计的模拟壁虎脚趾的 0.4 x 0.8 英寸（1 x 2 厘米）的白色塑料片上。他们将塑料条连接到垂直位置的玻璃片上，然后将一个小砝码连接到贴片上。在记录贴片在滑落之前可以承受的最大重量后，研究人员重新贴上贴片并增加了更多重量。“每次测试后，可以承受的负载逐渐增加，这表明污染物颗粒正在被去除，”费林说。目标是创造一种与壁虎具有相似粘附力的粘合剂，壁虎可以承受每平方英寸约 64.5 牛顿（每平方厘米 10 牛顿）的力。
研究人员在实验中提高了难度，他们在人造壁虎脚趾粘住的玻璃表面上散布了微小的碎屑。这样做是为了研究合成毛发在脱离和重新附着到表面时，如何去除污垢并保持其粘附力。随着每次模拟步骤（旨在提供类似于壁虎步骤的力），掉落的颗粒数量越来越多。经过 30 次模拟步骤后，粘合剂脱落了“行走”时收集的颗粒的约 60%。
传统的胶带很快就会被它们接触到的颗粒污染，并且在取下胶带时不会脱落大部分颗粒，这意味着如果重复使用胶带，可用的粘合剂就会减少。
加州大学伯克利分校的工作，在过去十年中获得了包括国家科学基金会和国防高级研究计划局 (DARPA) 在内的政府组织 200 万美元的资助，建立在 凯拉尔·奥特姆（俄勒冈州波特兰市路易斯与克拉克学院的副生物学教授）领导的研究基础上，他确定壁虎通过每一步脱落污垢颗粒来保持脚的粘性和清洁。该领域的其他研究可以追溯到 2003 年在英国，当时曼彻斯特大学的科学家创造了一种原型粘合剂——0.155 平方英寸（1 平方厘米）——其上附着有微加工的聚酰亚胺毛发阵列，并固定在柔性基底上。
研究人员现在正在研究他们的粘合剂在粗糙表面上的粘附能力，在粗糙表面上，能够接触到的毛发更少。对此的一个可能的解决方案是创造合成毛发，其毛发尖端突出更小的纤维，方向不同，使每根毛发更能咬合不平坦的表面。费林和他的同事将在今年年底前致力于此项工作。
除了为机器人提供牵引力外，可重复使用的粘合剂在办公用品、服装甚至可穿戴假肢中也有许多实际用途。例如，相框可以固定在墙上，无需钉子或胶水，以后可以移动，而不会在墙上留下孔洞或粘性残留物。“看看鞋子，”费林补充道。“有什么东西可以防止它在湿瓷砖上打滑吗？壁虎可以在湿叶子上行走，甚至可以粘附在水下表面。”