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Le premier adhésif de transport photosensible bio-inspiré du gecko - Par : Hanen Hattab,

Le premier adhésif de transport photosensible bio-inspiré du gecko


Hanen Hattab
Hanen Hattab est doctorante en sémiologie à l’UQAM. Ses recherches portent sur les pratiques d’art et de design subversifs et contre culturels comme le vandalisme artistique, le sabotage et les détournements culturels.

Les sciences de la vie et les sciences de l’ingénieur œuvrent depuis leur rencontre, à partir des années 1960, à rendre les artefacts technologiques aussi performants et efficients que les organismes et les phénomènes naturels. Les objets et les matériaux bio-inspirés, appelés biomimétiques, sondent et tentent d’imiter l’intelligence de la nature jusqu’aux formes et aux systèmes observables à l’échelle nanoscopique. Les lois qui gouvernent la capacité du lézard gecko à se déplacer sur des parois verticales ont inspiré la création du premier adhésif de transport photosensible. Comme la plupart des produits biomimétiques, la réalisation de cet adhésif a été possible grâce à la mobilisation de divers savoirs dans le développement de nanotechnologies.

Un groupe de chercheurs de la Kiel University en Allemagne a développé un adhésif multicouche qui imite le système d’adhésion des doigts du gecko aux surfaces. L’équipe pluridisciplinaire se compose des chercheurs chimistes, spécialistes de polymères, Emre Kizilkan, Jan Strueben, Anne Staubitz et du zoologiste Stanislav N. Gorb. Leur étude intitulée « Bioinspired photocontrollable microstructured transport device » a été publiée le 18 janvier 2017 dans la revue Sciences Robotics.

Comportement quantique des doigts du gecko

La capacité des pattes du gecko à effectuer une adhésion sèche, c’est-à-dire sans avoir recours à une substance collante, et repositionnable sur les surfaces lisses, rugueuses, sèches ou humides tout en supportant son poids avec un seul doigt ne cesse d’inspirer les chercheurs. Certains tentent de reproduire son anatomie macroscopique; d’autres, le phénomène de physique quantique, nommé les forces de Van der Waals, se passant au niveau nanoscopique des lamelles qui composent ses doigts. La motricité du robot Stickybot III de la Stanford University reproduit, par exemple, la forme et le mouvement de déploiement de la patte du lézard. Des ingénieurs ont déjà copié les forces de Van der Waals au bout des pattes du gecko en utilisant l’électronique ou une source de chaleur. L’adhésif Geckskin, créé par un groupe de chercheurs du Massachussetts Institut of Technologies en 2012, ne peut être collé aux surfaces qu’en exerçant un frottement et une pression considérables (source de chaleur), ce qui limite ses applications aux matériaux cibles qui résistent à cette force. L’équipe de la Kiel University a, par ailleurs, réussi à créer un matériau qui colle et se décolle des surfaces lisses grâce à une simple exposition aux ultraviolets.

les doigts du gecko permettent de s'attacher et de détachcer facilement

La structure nanoscopique des doigts lamellés du gecko

Structure de l’adhésif

L’adhésif est un ruban à trois couches. La couche supérieure est texturée de sétules ayant la forme de champignons, dont le côté plat colle à la surface du matériau cible dès qu’on y pose l’adhésif. Les sétules sont noyées dans une couche de polydiméthylsiloxane, qui est à son tour reliée à une couche de cristaux liquides d’azobenzène. Le fond est composé d’une autre couche de polydiméthylsiloxane. Le matériau supérieur permet à l’adhésif de coller à une surface, seulement quand les sétules sont alignées correctement, c’est-à-dire en l’absence des UV. En effet, l’adhésif fonctionne parce que les cristaux d’azobenzène sont sensibles à la lumière UV. Lorsqu’ils sont exposés à cette dernière, leur structure moléculaire change.

Ce comportement agit sur la couche supérieure en changeant l’orientation des sétules provoquant de facto le déplacement des parties collées à la surface du verre, ce qui permet à l’adhésif de se libérer. Le fait de varier les quantités de lumière UV appliquées permet ainsi de varier le degré d’adhérence. L’interaction entre les sétules et les cristaux d’azobenzène est provoquée, en effet, par les forces de Van der Waals. Il s’agit, grosso modo, d’une interaction électrique de faible intensité ayant lieu à courte distance entre atomes ou molécules ou entre molécules et cristaux. Dans notre cas, il s’agit d’une interaction répulsive qui a lieu lorsque les multipôles des substrats, en l’occurrence, le polydiméthylsiloxane et la couche d’azobenzène, changent d’orientation.

Les applications potentielles

L’équipe a testé leur adhésif en suspendant des sphères de verre, des glissières et des tubes Eppendorf. Elle estime en outre qu’il sera possible de lever des objets aussi lourds qu’un être humain. Étant donné que le contact entre l’adhésif et l’objet ne laisse pas de résidu, cette technologie peut être utilisée pour transporter des objets dans des contextes de travail qui exigent des normes d’hygiène très strictes comme les laboratoires pharmaceutiques et d’électroniques.

Hanen Hattab

Profil de l'auteur(e)

Hanen Hattab est doctorante en sémiologie à l’UQAM. Ses recherches portent sur les pratiques d’art et de design subversifs et contre culturels comme le vandalisme artistique, le sabotage et les détournements culturels.

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