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Ces pinces actionnées par la lumière sont inspirées des geckos

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Une petite équipe de chercheurs de Université de Kiely en Allemagne a récemment développé un matériau qui tire son adhérence de la lumière. La technologie repose sur des pinces actionnées par la lumière qui sont activées simplement en projetant une lumière UV sur un nouveau matériau adhésif. Les chercheurs travaillent à un appareil qui imitera la façon dont les geckos se déplacent de manière transparente sur des surfaces précaires dans presque toutes les directions.

Comment les geckos ont une prise

Alors que de nombreuses créatures peuvent préférer des mains habiles ou de longues griffes pour se saisir, les geckos utilisent une approche entièrement différente. Ils n'utilisent pas de ventouses à sécrétions collantes ni de petits crochets. Au lieu de cela, les geckos utilisent une gamme étonnamment petite et compacte de poils microscopiques. Les poils leur confèrent une adhérence remarquable qui leur permet de redimensionner les murs et de traverser les plafonds à pratiquement n'importe quel angle sur pratiquement toutes les surfaces. Ce sont sans aucun doute les grimpeurs ultimes.

[Source de l'image:Wikipédia]

Avec apparemment aucun effort, un gecko peut se précipiter sur une vitre verticale et s'accrocher à l'envers sur ce qui semble être à peu près tous les matériaux. Le secret de leur adhérence sans précédent est dû au faisceau de poils microscopiques qui s'étendent de chacun de leurs quatre pieds. S'il peut sembler évident que les poils s'accrochent à des imperfections microscopiques le long des surfaces sur lesquelles ils grimpent, ce n'est certainement pas la seule force en jeu. Les aider également dans leurs efforts de mise à l'échelle est un coupable surprenant, carForces de Van der Waals.

Les forces de Van der Waals sont chargées de maintenir ensemble des groupes d'atomes et de molécules. Contrairement aux liaisons covalentes et ioniques qui maintiennent les atomes ensemble, les forces de Van der Waals agissent sur des millions d'atomes et de molécules pour les maintenir ensemble en tant que groupe, comme les molécules de l'eau.

Geckos et der Waals

Les électrons déterminent la polarité d'une molécule. Cependant, ils se déplacent également incroyablement vite, ce qui peut momentanément changer la polarité d'un atome ou d'une molécule. Le changement momentané donne à une molécule juste assez de temps pour se lier à une autre. Comme Sciencedécrit;

Cette force provient des fluctuations des distributions de charges entre molécules voisines, qui n'ont pas besoin d'être polaires; leurs fluctuations de charge se synchronisent naturellement, créant une force attractive.

C'est une force extrêmement faible qui est facile à briser. À moins que vous n'ayez des millions de cheveux pour l'utiliser.

«Les forces de Van der Waals sont les forces interatomiques les plus faibles que nous ayons», déclare P. Alex Greany, professeur de génie mécanique à l'Oregon State University à Corvallis. «C’est incroyable que les geckos soient capables d’utiliser cette force très faible.»

Alors qu'est-ce qui se passe vraiment?

Les scientifiques changent constamment leurs croyances et leur expertise sur la façon dont les pieds des geckos se saisissent. Chaque espèce utilise différentes techniques pour optimiser et adapter sa technique d'escalade en fonction de l'environnement et des matériaux à grimper. Les poils et les pieds sont complexes parmi les850 espèces connues de gecko. Naturellement, il y a beaucoup à apprendre, mais les scientifiques affinent les techniques qu'ils utilisent.

Actuellement, il est bien entendu que des millions de poils microscopiques connus sous le nom desoies se diversifier pour former des milliards de petits points de contact appelés spatules. Les branches augmentent de manière exponentielle la quantité de contact, créant une quantité exponentielle de forces de Van der Waals et donnant enfin aux geckos leur adhérence renommée.

Imiter la nature

Naturellement, comme pour de nombreuses merveilles de la nature, les scientifiques ont essayé d'imiter les mêmes effets avec un matériau synthétique. La fascination des scientifiques pour la reproduction de l'adhérence du gecko a donné quelques résultats prometteurs. Cependant, la plupart des techniques nécessitent de la chaleur ou de l'électricité pour activer et désactiver l'adhérence. Il est facile de concevoir un matériau qui colle. Cependant, concevoir une poignée qui peut s'éteindre et s'allumer volontairement est une bête entièrement différente. Malgré le défi de montage, les scientifiques se rapprochent des pinces habiles avec leur nouvelle mise en œuvre du matériau gecko-grip actionné par la lumière.

Les geckos le font, pourquoi ne pouvons-nous pas

Les geckos marchent sur toutes les surfaces comme si c'était le sol. Donc, s'ils sont maintenus en place si étroitement par les forces de Van der Waals, comment peuvent-ils marcher si facilement? La clé de leur descente est leurs poils d'orteils microscopiques et inclinés. Certains angles aident à verrouiller le gecko sur une surface.

Selon une étude publiée en 2014, certains geckos peuvent modifier légèrement les angles des cheveux ici, ce qui facilite grandement leur détachement. La découverte a été faite en 2014, donc la technique n'a été utilisée que récemment sur des versions synthétiques.

En augmentant davantage leur adhérence, le mécanisme de détachement à ressort les remet en mouvement. La découverte est grande et les scientifiques utilisent maintenant ces informations pour perfectionner leur technologie gecko.

Synthétiser les pinces actionnées

Naturellement, comme pour de nombreuses merveilles de la nature, les scientifiques essaient d'imiter les mêmes effets avec un matériau synthétique. La fascination de reproduire la prise de gecko a donné quelques résultats prometteurs dans la communauté scientifique. Cependant, la plupart des techniques nécessitent de la chaleur ou de l'électricité pour activer et désactiver l'adhérence. Désormais, les scientifiques se rapprochent des pinces adroites avec leur nouvelle mise en œuvre du matériau gecko-grip actionné par la lumière.

Une équipe dirigée par Emre Kizilkan de l'Université de Kiel a récemment développé un matériau adhésif bioinspiré qui peut être contrôlé à distance à l'aide de la lumière UV. L'équipe a d'abord développé un matériau poreux élastique(LCE, élastomère à cristaux liquides) qui se plie en présence de lumière UV. Le LCE a ensuite été combiné avec un composé adhésif pour en faire un matériau composite capable de contrôler son adhérence avec un peu de lumière UV.

Matériau composite se pliant sous la lumière UV[Source de l'image: Université de Kiel]

En utilisant leur nouvelle méthode, l'équipe a pu contrôler avec précision le matériau composite pour prendre et déplacer une petite lame de verre. L'activation du matériau avec de la lumière a permis à l'équipe de ramasser et de placer doucement le verre sans laisser de résidu.

«L'avantage de la lumière est qu'elle peut être utilisée de manière très précise. Il est réversible, donc il peut être allumé et éteint à nouveau, et cela très rapidement », explique Emre Kizilkan du groupe de recherche en morphologie fonctionnelle et biomécanique sous la direction du professeur Stanislav Gorb à l'Institut zoologique.

Gros plan de matériau adhésif avec substrat LCE[Source de l'image: Université de Kiel]

Maîtriser le futur

Les chercheurs espèrent que leur matériau composite adhésif intelligent sera utilisé pour améliorer les techniques médicales et que d'autres procédures nécessitent le transport d'objets de l'ordre du micro. Ou, comme beaucoup pourraient l'espérer, il pourrait être utilisé pour fabriquer les gants spiderman ultimes. Les applications sont infinies.

«Nous avons pu montrer que notre nouveau matériau peut être utilisé pour transporter des objets. De plus, nous avons démontré que le transport peut être contrôlé très précisément avec la lumière - à un niveau micro », explique Kizilkan. Gorb ajoute: "Nous utilisons la lumière comme télécommande, pour ainsi dire. Notre matériau adhésif bioinspiré ne laisse pas non plus de résidus sur les objets."

La technologie est impressionnante, cependant, elle prouve toujours que la nature reste la mère de toute ingénierie.

VOIR AUSSI: Des chercheurs développent un robot aérien révolutionnaire inspiré des chauves-souris

Écrit par Maverick Baker


Voir la vidéo: DES DIZAINES DE BEBES GECKOS AUSTRALIENS CHEZ MOI!! TOOPET


Commentaires:

  1. Niels

    Tu as tout à fait raison. Dans ce document, je pense aussi, qu'est-ce que c'est que bien.

  2. Hand

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  3. Charlie

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