前几天小编在吃火锅的时候，由于手残夹筷不稳，导致食材贴到了火热的铜锅上面，然后就发现食材紧紧地贴在铜锅上，即使将蘑菇揪下来，也会明显感到蘑菇和铜锅之间极强的粘附力。这不禁引发了小编的思考，蘑菇或肉为什么会粘在铜锅上呢？或者炒菜时粘锅到底是什么原因呢？为什么不粘锅就不会粘锅呢？其他物体之间的粘贴也是同样的原理吗？就让我们一起来探究一下吧！
两个物体之所以能够紧紧粘贴在一起，是因为二者之间存在吸引力。
作为生活常识，我们当然知道这个吸引力不可能是万有引力。这是因为万有引力太弱了。为了直观说明这一点，我们可以比较一下正负离子之间的库仑吸引力（电磁相互作用）和它们之间万有引力的大小。库仑吸引力的大小为：万有引力的大小为：库仑力与万有引力的比值为：其中库仑常数k=8.89x10^9 Nm^2/C^2，引力常数G=6.67x10^-11 Nm^2/kg^2。
我们又知道，质子的荷质比约为10^8 C/kg，而离子一般所带的电荷量为数个元电荷，离子的质量一般为数个到数十个质子的质量。所以通过计算可以知道，离子间的库仑力的大小约为万有引力大小的10^36倍。
除了万有引力的电磁相互作用力以外，自然界中还存在两种基本相互作用力，即弱相互作用力和强相互作用力，但是这两种力只存在于原子核内部。
所以我们可以知道，宏观物体之间贴贴的吸引力的本质是物体内部原子之间的电磁吸引力。虽然原子之间相互作用力的本质是一样的，都是库仑力，但是我们依然可以对不同的相互作用形式进行分类。首先正负离子之间可以通过直接的库仑吸引力形成离子性结合（也就是形成离子化学键），以此形成的晶体被称为离子晶体。比如食盐晶体就是由Na+离子和Cl-离子相间排列形成。
正负离子相互吸引就可以形成稳定的结构。
我们可以想象这样的场景：两个离子初始处在相隔无穷远处的地方，此时两个离子所具有的总能量为E1。二者之间的吸引力也因为相聚无穷远而为0。这时将其中一个离子从无穷远处缓慢地移动到另一个原子附近。在移动过程中，二者之间就存在吸引力。为了保证“缓慢”的过程，就意味着在移动离子的过程中要保证离子时时刻刻处于静止状态，所以它不会被加速，也就是受到的合力为零。
也就是说我们施加了一个外力，在全部过程中，外力做功为：由于E1+W=E2，所以末态体系的能量E2<E1，由于体系的能量变小了，所以更加稳定了。所以凡是通过吸引力结合在一起的体系，比不结合之前的能量总是要更小的，也更稳定。
除了离子结合之外，有些原子不会形成离子。这时它们就会通过共价结合的方式相互吸引。共价结合就是两个原子共享对方的电子，形成共价键。比如两个氢原子各贡献一个电子，结合成氢分子。在两个原子相互靠近的过程中，轨道波函数发生交叠，使得总的轨道能量降低，从而可以形成更稳定的结构。
对于金属来说，其内部的电子可以在整个晶体内公有化运动，形成弥漫整个晶体的电子云。
所以相互作用情况为带负电的电子云与带正电的离子实的相互作用，这就是金属性结合。物体间的分子会通过范德瓦尔斯吸引力结合（或称范德华力）。对于分子来说，若其正负电荷中心不重合，则是极性分子。正负电荷中心重合的就是无极性分子。所以有极性的分子之间会因为极性的存在产生吸引相互作用。
而无极性的分子在靠近极性分子或者互相靠近时，则由于原子之间的吸引力促使正负电荷中心发生偏移而感应出极性，从而产生分子间的吸引力。
从上面的讨论我们可以知道，物体粘贴在一起可以通过表面原子或分子间的吸引力形成粘附力。也就是可以通过化学键、范德华力、静电吸引、扩散等方式粘贴在一起。
在日常生活中我们都知道，实现物体的粘贴也不是那么直接的。需要使用一些工具比如胶带、胶水，甚至口水也可以促进粘贴。这其实就是用到了所谓的胶黏剂的辅助（或者称粘合剂）。胶黏剂是一种可以将固体材料表面粘贴在一起的媒介物。它工作的基本机理是，渗透到材料表面的空隙中，这个过程也会排除掉界面上吸附的空气。胶黏剂与固体表面通过化学键和范德瓦尔斯力作用产生粘接力，从而产生粘接效果。
首先是聚合物粘合剂，它包括聚氨酯、环氧、丙烯酸和聚氯乙烯等材料，当它被涂到物体表面时，由于表面张力的存在，聚合物粘合剂就会“浸润”在物体表面。随后通过化学反应实现固化，在物体表面形成坚硬的聚合物，从而将两个表面牢固地粘在一起。聚合物粘合剂可以应用于汽车制造、航空航天和建筑等领域。相比较于传统的机械连接，聚合物粘合剂可以更均匀地分布载荷，并提供更好的抗腐蚀性和密封性。
现在我们可以思考一下食材粘锅的原理了。通过以上的了解我们可以知道，肉食或者蘑菇在被加热后溶解了食材中含有的黏性成分，如淀粉、蛋白质、纤维等，这些物质形成了一层胶黏剂。金属锅具表面虽然看起来光滑平整，但是其微观表面存在大量的气孔和纹路。所以胶黏剂就很容易使食材粘到锅表面。
为此想要不粘锅的方法首先就需要在锅表面涂盖一层光滑的表面。
比如对于铁锅来讲，可以烧热锅放冷油润锅，使锅的表面覆盖一层油膜，从而封闭住微小空隙。也比如市面上采用的不粘锅，也是涂盖了层光滑涂层。除此之外，蛋白质、淀粉这些物质之所以会有粘性并且粘锅是因为这些分子都是极性分子，只有与金属锅表面原子发生吸引相互作用，才会降低能量形成稳定结构。这启发我们在锅表面覆盖的涂层尽量采用无极性的分子，或者形成低能表面。
比如常见的不粘锅涂料聚四氟乙烯（PTFE）就会形成低能的表面。
当然在实际应用过程中还要考虑涂层的导热、摩擦、硬度等因素综合选用。胶带的粘性则是来自于其表面的丙烯酸等聚合物形成的胶黏剂，同时一些胶带的表面会有微小的凸起和凹陷，这些结构可以增加接触表面积，从而提高黏着力。除此之外，我们注意到，壁虎可以在竖直的墙壁和天花板上自由自在地奔跑，说明其脚掌与墙壁之间存在很强的粘附力。
学者们把这种动态粘附能力称为可逆粘附。许多昆虫比如蜘蛛、苍蝇也具有这种能力，因此受到仿生科技的关注。
直到21世纪，由于微机电系统（MEMS）的发展，人们才确定壁虎脚掌上的粘附力产生过程为：壁虎按压脚掌使刚毛发生一定角度的弯曲，使绒毛贴在表面上产生范德华力从而形成粘附力。所以科学家们通过壁虎脚掌的启发想到可以采用碳纳米管阵列制作仿生粘贴材料。
在这里可以cue一下我们的“小彼得·帕克”，蜘蛛侠通过他的蛛丝也可以飞檐走壁，所以蛛丝也具有很强的粘性。小伙伴们是不是也很想知道蜘蛛侠的蛛丝是用什么材料做的呢？研究表明，蜘蛛侠的丝除了很强的粘性外，还应至少具备以下几种特征：环保、强度大、密度低。想来想去，这不是我们刚刚提到的碳纳米管吗？研究表明，碳纳米管理论上的切向粘附力是壁虎脚掌的10倍。
构造阵列还能进一步增强其粘附力，多壁碳纳米管甚至可以实现460MPa的强度。同时还具有非常好的柔韧延展性。所以下次变蜘蛛侠也不需要被咬一下了。