邁向夢想之路
效法自然
人因夢想而偉大，自古以來人們早就嚮往那身輕如燕、蜻蜓點水般的飛簷走壁神功，無論是在中國武俠小說中的壁虎功、日本忍術密法裡的攀牆越壘、或是西方英雄中的蜘蛛人，無一不透露著人們對能夠操控如壁虎般攀附能力的渴望。就在科學家不斷解密壁虎的錦囊妙法之後，我們總算是朝著久遠以來的夢想邁進了一大步。學習寓於模仿，在半導體製程與奈米技術逐年成熟的今日，也許透過人類目前對自然法則的認知與了解，或多或少可以慢慢嘗試著創造如同壁虎般的結構而達成夢想。
《圖 28
理論上在拉離瞬間設計一個大小與理論黏附強度相同的外形是有可能的 》
Gao H and Yao H, "Shape insensitive optimal adhesion of nanoscale fibrillar structures," Proc. Natl Acad. Sci. USA 101 7851–6. 2004.
探索大自然的規律
開始嘗試的過程裡，往往免不了歷經許多失敗與挫折，但卻因此累積了許多經驗，由於模仿壁虎進行接觸的行為需要考慮相當多的因素，像是分子間力扮演的角色、實際接觸時的狀況、尺寸外形的影響以及材料本身的特性等等，由於影響因子既多且廣，來自不同領域的專家學者向來大多僅能專注於特定處著手，好比目前任職於德國馬克斯普朗克研究院金屬研究所的高華健博士 (Huajian Gao) ，他是材料力學與材料變形上的專家，在近期同樣也對剛毛尺寸與外形之間的相互關係作了一番研究，並於二零零四年的研究成果中說明唯有 當直徑降至 100nm 的尺寸大小，一個全然不受外形影響的完整設計才有可能實現，這對於人造剛毛的設計來說是相當具有貢獻的一項發現，這樣的發現對於設計一套完整且複雜的剛毛結構而言仍不夠完美，我們必須要掌握更多的資訊。
《圖 29 左：掃瞄式電子顯微鏡下，蜘蛛 (Aphonopelma seemanii) 黏著系統展現出末端凝聚。右：
剛毛凝聚示意圖
》
R. Spolenak, S. Gorb, E. Arzt, "Adhesion design maps for bio-inspired attachment systems," Acta Biomaterialia 1(1), 5-13. 2005.
黏著設計的藍圖
這段漫長旅途就好像是在未知叢林中探索到達目的地的最佳路徑，若是在這樣的過程中，我們能夠集結眾多探險者的所見所聞，草創出廣大叢林的地圖，或許事情會簡單得多了，基於這樣的想法，二零零五年同樣來自德國馬克斯普朗克研究院金屬研究所的雷爾夫•史波尼克博士 (Ralph Spolenak) ，他總合了近年來各領域對於人造壁虎剛毛所作的努力，考慮人造壁虎剛毛在分子間作用力、接觸強度、整體外形及材料性質上等現今較為成熟的領域知識與實驗成果，嘗試建構一套設計人造壁虎剛毛的理論規則，這無非為人類在邁向夢想之路的旅途上，擬具了一張極具參考價值的藍圖。
史波尼克博士在他的研究成果中說明了各種因素帶來的限制，主要涵蓋了剛毛產生裂縫的行為、接觸時所能達到的最佳強度、剛毛之間的凝聚現象以及表現在接觸時適應表面起伏的材料彈性，並導引出一些很有用的相互關係。早前因為不同生物的黏著行為，我們可以發現到生物本身可以透過分裂之後的微小化結構來提高接觸時的黏著能力，這經過接觸力學上的計算也有一樣的結論，但凡事物極必反，分裂行為也是有其程度上的限制，無法無止盡的分裂與縮小，否則剛毛最終將會斷裂，而無法達到黏著的效果。
《圖 30
包含剛毛裂縫(藍色線)、理想接觸強度(紅線)、凝聚(青色線)和適應性(綠色線)的標準、細線為等表面接觸強度輪廓線。針對高寬比 λ =10、γ =0.05J/m2，f=10%、b=0.2nm的黏著結構，三角形區域描繪出容許的參數空間與所需至少1kPa的表面接觸強度》
R. Spolenak, S. Gorb, E. Arzt, "Adhesion design maps for bio-inspired attachment systems," Acta Biomaterialia 1(1), 5-13. 2005.
科技與自然的對話
也許在物理法則的遊戲規則之下，我們能從眾多的線索中找到最佳的設計，然而剛毛設計地圖是在許多簡化下成立，尚未考慮的額外效應還有很多，例如毛細管力的作用、分泌流體的影響以及介於黏性與彈性之間的效果，史波尼克博士結論中提到一件 值得令人注意的事情，他發現存在於生物系統中的剛毛，其高寬比遠遠地超過人類所預估的最佳值，大自然在黏著的能力上，擁有著比人類更大的支配性，形成無可取代的優勢。也許在追求夢想之後，人類的科技與文明能夠超越自然界所達不到境界，如同飛越大氣層進入太空；然而在許多方面，卻無法如同大自然般的靈活且富有彈性，有朝一日當人類與自然界的智慧能夠彼此交疊，相信那將會是最為絢麗的交叉點。
