壁虎為什麼能黏在光滑的牆壁和玻璃上？
― 不用膠水也不用吸盤，分子之力的運作原理
壁虎能在窗戶玻璃的天花板上倒著走來走去，一點也不費力。牠的腳底既沒有黏黏的膠水，也沒有像章魚吸盤那樣的構造，為什麼還能一直黏在光滑的玻璃上呢？
用頭髮摩擦塑膠墊板，墊板就會把頭髮吸過來。雖然沒有那種「靜電」那麼強，但其實任何物質的分子之間，都有一種極其微弱的相互吸引力。
平常這種力太弱，我們根本察覺不到，但如果把這種力聚集起無數份――壁虎腳底發生的，正是這樣的事。
壁虎的趾底有極細的毛（剛毛），每一根還會再分出更細的分枝，據說光是一根腳趾就有數十萬根。
當毛的尖端極度靠近表面，使分子互相吸引的微弱力量（凡得瓦力）就會發揮作用，無數份疊加起來，據說就足以支撐整個身體。
接下來，我們依序來看這「無數細毛」與「微弱力量的累積」。
腳底的毛為什麼要細分到這種程度
讓分子互相吸引的「凡得瓦力」，據說存在於所有物質之間，但它非常微弱，而且只有在分子極度靠近時，才會明顯發揮作用。一般物體的表面在顯微鏡下其實凹凸不平，所以只是把兩個面壓在一起，真正能「靠近」的只有極小一部分。
壁虎的腳底，被認為是靠「把尖端分得非常非常細」來解決這個問題。毛的尖端越細，就越容易鑽進表面細微的凹凸，讓更多尖端靠近到分子能互相吸引的距離。
吸盤在空氣稀薄的地方（接近真空的環境）就會失效，但實驗已證實，壁虎在接近真空的環境中也能黏在牆上。此外，牠不像膠水那樣黏膩，可以反覆黏上、撕開很多次，也不會留下髒污。這些都是線索，說明牠靠的是和吸盤、膠水不同的原理。
而是把分子原本就有的相互吸引特性，靠數量大幅放大來加以利用。
為什麼能迅速把腳抬起來
黏附力這麼強，壁虎卻能在牆上奔跑，一秒鐘內好幾次把腳貼上又抬起。這被認為是利用了毛的一種特性：以特定角度壓上去就黏得很牢，改變角度往後撕，幾乎不費力就能離開。就像把膠帶與表面平行地拉，很難撕下來，但如果以接近垂直的角度一下掀起，就很輕鬆撕開，兩者的關係很類似。
可以自己動手驗證的事
- 把透明膠帶貼在桌面上
- 以接近與表面平行的角度，慢慢拉拉看（不容易撕下）
- 同一條膠帶，改以接近與表面垂直的角度拉拉看（容易撕下）
- 確認即使黏附力相同，撕開的角度不同，所需的力也會大不相同
壁虎抬腳時，也被認為是用類似的方式，「改變角度，不費力地撕開」。
總結
壁虎能黏在光滑的牆上，並不是因為有特別的膠水或吸盤。腳底無數的毛，一路細分到尖端，形成能把分子間凡得瓦力發揮到極致的形狀，這被認為是原因所在。每一份力雖然微弱，但數十萬根聚在一起，力量就遠超過體重。
壁虎腳底的祕密，不在於強力膠水，而在於把微弱的力量聚集成龐大的數量。
數十萬根這樣龐大的數量，把個別的微弱變成強大，類似的例子還有探討肌力與體重比例的螞蟻文章，歡迎一併閱讀。
想知道更多的人 ― 名詞・數值・與教科書的連結從國中理化到研究中的話題，都會標明屬於哪個程度
- 國中國中理化會學到的範圍
- 高中高中「基礎物理」會學到的範圍
- 高中＋高中「化學」，或教科書中進階、專欄的內容
- 大學高中不會學到、大學專業課程（表面科學・生物力學）的內容
- 研究連大學也不當作「定論」來教，是目前研究者正在探究的話題
國中名詞：與壁虎黏附相關的用語
- 剛毛（setae）：長在壁虎趾底、極細的毛狀構造。
- 刮刀狀結構（spatula）：剛毛尖端再分枝出來的刮刀狀極細構造。
- 凡得瓦力：分子之間作用的微弱引力。
高中用算式驗證：腳的黏附力是體重的好幾倍嗎
從單根毛的黏附力與整隻腳的毛數，估算理論上的總黏附力，再和體重比較看看。
理論總黏附力 ＝ 單根毛的黏附力 × 毛的根數
| 單根毛的黏附力 | 約 200 微牛頓（實驗中常被引用的數值） |
| 毛的根數（四隻腳合計） | 約 50 萬根（常被引用的概數） |
| 總黏附力（微牛頓） | 200 × 500000 ＝ 100000000 |
| 換算成牛頓 | 100000000 ÷ 1000000 ＝ 100 |
| 結果 | 理論上約 100 牛頓 |
| 體重造成的重量（牛頓） | 0.05 × 9.8 ＝ 0.49 |
| 安全餘裕（倍） | 100 ÷ 0.49 ≒ 204 |
| 結果 | 理論上，算起來能支撐約體重 200 倍的力量 |
※ 實際上，據說腳上所有的毛並不會同時發揮最大的力量，這個數值是接近理論上限的估算。即便如此，也能看出相對於所需的力量，有非常大的餘裕。
高中＋為什麼力只有在「靠近時」才有效
凡得瓦力有個特性：分子之間的距離一拉開，力就會急遽減弱。如果不靠近到肉眼看不見的極小距離（大約 1～2 個分子的寬度），幾乎感覺不到這種力。刮刀狀結構的尖端之所以極度纖細，被認為是為了滿足這個「極度靠近」的條件。
大學表面科學・生物力學所探討的黏附與剝離力學
在表面科學與生物力學領域，剛毛以什麼角度接觸、剝離表面，所需的力會如何變化，已有詳細的研究。根據這些發現，仿造壁虎腳的人工黏附材料（合成剛毛）已被做出來，並持續研究應用在機器人爬牆等方面。
研究目前還不清楚的事
- 壁虎的腳為什麼持續使用也不容易髒（自我清潔性），詳細的機制至今仍是持續研究的主題。
- 壁虎如何以神經控制剛毛的角度與施力方式，才能高速地貼上、抬起腳，也還在釐清的過程中。
- 要以足以實用的耐久性與成本，大量生產人工的壁虎型黏附材料，這項技術在材料工程領域至今仍持續研發。
小小一隻壁虎的腳底，就蘊含表面科學與生物力學交會、至今仍在研究的豐富主題。
與教科書的連結（依程度）
| 程度 | 科目・單元 | 本文哪裡 |
|---|---|---|
| 國中 | 理化・生物的身體構造 | 剛毛・刮刀狀結構的基本名詞 |
| 高中 | 基礎物理・力的平衡 | 總黏附力與體重的比較計算 |
| 高中＋ | 化學・分子間作用力（進階） | 力隨距離的變化 |
| 大學 | 表面科學・生物力學 | 接觸角與剝離力學、人工黏附材料 |
| 研究 | 材料工程・仿生工程（研究中） | 自我清潔性的釐清、控制機制、實用化技術 |
- Autumn, K. 等人關於壁虎剛毛黏附力的經典研究。
- 生物力學相關資料中，對剛毛與刮刀狀結構的構造及黏附機制的解說。
- 材料工程相關資料中，對仿壁虎人工黏附材料開發的解說。
※ 毛的根數與單根毛黏附力的數值，是常被引用的概數。實際數值據說會因物種、個體與測量條件而有差異。
※本文是寫給一般讀者的科學解說。文中的數值是為了幫助理解機制的概算與參考值。實際數值據說會因物種、個體與測量條件而有差異。