Spiderman

Joschi71 via Wikimedia Commons

Des chercheurs de l’université du Massachussetts ont développé un adhésif, qui est si puissant qu’un contact avec une pièce de la taille d’une carte postale peut supporter un poids allant jusqu’à 300 kilogrammes.

Ces chercheurs se sont inspirés de la capacité qu’ont les Geckos (une sorte de lézards) à grimper sur des surfaces lisses et ce même en ayant la tête vers le bas. Le secret derrière cette propriété réside dans la structure des pattes de ces reptiles.

Adhérer sur des surfaces lisses à l’aide de petits poils fins

En effet, leurs pattes contiennent des millions de petits poils fins appelés « setae » qui sont flexibles, permettant un contact intime avec la surface. En les appuyant contre la surface, des forces s’établissent entre les molécules de cette surface et celles des pattes des Geckos. Ces forces sont faibles mais suffisantes pour assurer une adhésion forte, parce que même si la force de ces interactions est très faible, l’effet est multiplié par le grand nombre de satae qui recouvrent les pattes de l’animal.

Cela signifie aussi qu’avec un simple changement d’angle de contact avec la surface, ces poils minuscules sont décollés sans laisser de trace. Et cette opération peut être renouvelée indéfiniment.

Mimer le fonctionnement des pattes du Gecko au labo

De nombreux chercheurs ont essayé de reproduire la microstructure des pattes du Gecko en utilisant des setae synthétiques (à base de polymères) capables de mimer le fonctionnement des setae naturels.

A l’université de Stanford, Elliot Hawkes travaille avec une équipe d’ingénieurs afin d’utiliser cette technologie pour créer des gants d’escalade (un peu comme ceux utilisés par Tom Cruise dans mission impossible 4 pour escalader le Burj Khalifa).

« Lorsque les gants touchent la surface pour la première fois, seules les pointes (des setae) entrent en contact avec la surface, donc ça ne colle pas», a expliqué Eric Eason, un étudiant en physique appliquée à l’université de Stanford. « Mais lorsqu’une force est appliquée, les setae s’aplatissent et entrent en contact avec la surface ce qui crée la force d'adhésion ».

En conséquence, ces adhésifs peuvent être activés et désactivés sur commande avec très peu d'énergie gaspillée, il faut seulement relâcher la force appliquée sur le système et ça se détache sans laisser de trace sur la surface.

Cette capacité d’escalade pourrait être utilisée par l’armée ou par les pompiers pour sauver des vies en cas d’incendie par exemple.

Des adhésifs « secs »

Ce type d’adhésifs qui permettent d’avoir une adhésion « propre » sont appelés des « adhésives secs » dans le sens où il n’y a pas besoin de mettre une substance (colle) entre les surfaces à coller pour que ça adhère. L’adhésion se fait grâce à des interactions chimiques réversibles entre les molécules des deux surfaces qui sont dans ce cas des interactions faibles de type « Van Der Waals ».

Cependant, d’autres interactions chimiques réversibles pourraient aussi être utilisées pour achever ce même but – pas nécessairement pour grimper des murs mais pour d’autres applications. Un exemple est la réaction de « Diels-Alder » qui permet d’avoir des interactions fortes entre molécules (liaisons covalentes) et qui sont réversibles par simple chauffage. Anton Manakhov a pu prouver durant ces travaux de thèse effectués au Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST) que c’était possible d’achever une adhésion forte et réversible grâce à cette réaction.

Comme ces interactions sont fortes il n’y a pas besoin d’ajouter à la surface des micropoils pour achever une adhésion conséquente. Il suffit juste d’introduire des fonctions en surface qui sont capables de former ces liaisons chimiques. Au LIST, ils ont achevé cela en utilisant la polymérisation plasma à pression atmosphérique qui est une technique facilement utilisable en industrie pour produire des quantités plus importantes. Ce qui rend cette méthode très intéressante pour le développement d’adhésifs utilisables dans la vie de tous les jours.

Auteur : Lilia Hassouna
Éditeur : Michèle Weber (FNR)
Photo : Joschi71 via Wikimedia Commons

Lilia Hassouna détient un doctorat en chimie de l’Université du Luxembourg. Dans ses recherches au Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST), elle a travaillé sur la modification de surfaces avec des techniques comme la polymérisation plasma. Le but de ses recherches était d’étudier des réactions chimiques à l’interface solide/liquide.

Credit: Lilia Hassouna

La recherche est partout et elle est pour tout le monde ! Tous les scientifiques et chercheurs du Luxembourg sont invités à le prouver en participant à ce concours de vulgarisation scientifique organisé par le projet Doctoral Education in Science Communication (DESCOM) de l'Université du Luxembourg en collaboration avec science.lu.

C'est une opportunité pour tous les scientifiques et chercheurs d'essayer leurs compétences en vulgarisation scientifique en écrivant un article sur la recherche qui soit compréhensible pour tous.

Pour l’édition 2021, les articles sur la science et la recherche au Luxembourg pouvaient être soumis en anglais, français, allemand ou luxembourgeois jusqu'au 31 juillet 2021. Les articles des lauréats sont publiés sur science.lu.

Plus d'informations sur le concours de cette année ici.

Infobox

Sources
  1. Hawkes, E. W., Eason, E. V, Christensen, D. L. & Cutkosky, M. R. Human climbing with efficiently scaled gecko-inspired dry adhesives. J. R. Soc. Interface 12, 20140675 (2015).
  2. Bartlett, M. D. et al. Looking Beyond Fibrillar Features to Scale Gecko-Like Adhesion. Adv. Mater. 24, 1078–1083 (2012).
  3. Manakhov, A “Towards the thermally reversible adhesion between metallic and polymeric surfaces functionalized by atmospheric plasma polymerization and gas phase reactions”, PhD thesis, university of Namur (Belgium), 2012.

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