Comment les poils d'animaux pourraient inspirer une technologie plus propre

Votre chien sent et suit la boue dans la maison, bien sûr, mais n'est-il pas étonnant que M. Barks ne soit pas un paquet de détritus ambulant ? Et qu'en est-il de ces minuscules mouches des fruits - quelques particules de poussière ne devraient-elles pas suffire à ruiner leur aérodynamisme ?

Une abeille a à peu près autant de poils qu'un écureuil.

Telles sont les questions posées par les physiciens-biologistes David Hu de Georgia Tech et son étudiant diplômé Guillermo Amador de l'Institut Max Planck. Les deux récemment a publié une critique dans le Journal of Experimental La biologie et un article de suivi dans Découvrir . Leur recherche n'est pas seulement fascinante en soi (attendez d'entendre parler des chinchillas et des VUS), elle a des implications ingénieuses pour la conception de technologies sensibles à la saleté comme les lentilles et les panneaux solaires.

Les cheveux semblent être le cauchemar d'un hygiéniste. Cela se résume à la surface - plus un objet a de surface, plus il y a d'espace pour que la poussière et d'autres particules s'accumulent. (Mes lecteurs se souviendront peut-être que les pattes poilues des geckos et leur surface relativement massive permettent aux lézards de coller même aux surfaces lisses.)

À cet égard, il semble que nous ayons de la chance d'être le singe sans poils. Mais même le singe le plus poilu n'a rien sur Apis (c'est-à-dire les abeilles) dans une pilosité pure livre pour livre. Selon les chercheurs Découvrir article:

Nous, les gens, avons environ 100 000 cheveux sur notre tête . Le nombre de poils sur les autres animaux est relativement stupéfiant. Un papillon a 100 milliards de poils, soit plus de 10 fois celui d'un castor. L'abeille a 3 millions de poils, le même nombre qu'un écureuil.

Lorsque les chercheurs ont extrapolé des cheveux à la surface, les résultats deviennent carrément époustouflants :

Nous avons constaté qu'en moyenne, les poils augmentent la surface apparente d'un animal d'un facteur cent. Ainsi, un chat a la surface d'une table de ping-pong. (Cela explique pourquoi son [ sic ] si difficile de nettoyer les animaux de compagnie.) Un chinchilla a la surface d'un SUV. Et une loutre de mer a la surface d'une patinoire de hockey.

Cela signifie que l'hygiène est potentiellement un puits d'énergie massif pour les animaux - des animaux qui préféreraient, dans un sens évolutif, utiliser cette énergie pour trouver de la nourriture ou trouver des partenaires. Il y a eu une forte force sélective qui a façonné les animaux pour qu'ils restent propres de la manière la plus efficace possible. Un nettoyage efficace, observent les chercheurs, consiste autant à concevoir une surface prête à faciliter [le nettoyage] qu'à concevoir un bon outil de nettoyage.

L'essentiel : un animal est nettoyé gratuitement s'il a le bon type de surface. Si nous avons cet état d'esprit, nous pourrons peut-être concevoir de nouveaux appareils qui seront également nettoyés gratuitement.

Ils distinguent les panneaux solaires et les yeux d'abeilles. Les deux doivent laisser entrer la lumière. Les panneaux solaires ne produisent pas autant d'énergie qu'ils le peuvent chaque année en raison de l'accumulation de poussière. Vu au microscope électronique à balayage, l'œil d'une abeille ressemble à une pelote à épingles; pour Hu et Amador, cela ressemble à de l'inspiration :

Imaginez des panneaux solaires conçus comme des yeux d'insectes. Des filaments minces pourraient être placés périodiquement pour suspendre la poussière au-dessus du panneau, tout en permettant à la lumière de pénétrer. Nettoyer le panneau reviendrait simplement à le passer avec une autre brosse. Tout comme les insectes, le panneau peut être nettoyé sans utiliser d'eau ou de produits chimiques. De même, les caméras vidéo, les yeux des robots pourraient être bordés de cils pour réduire les dépôts. La construction de systèmes de poils synthétiques fait l'objet de notre subvention de la National Science Foundation, Ingénierie des yeux d'insectes .

Emprunter des idées à la nature est une fière tradition en ingénierie. Et pourquoi pas? La sélection naturelle façonne les organismes depuis au moins 3,5 milliards d'années. Lorsque ses objectifs et les nôtres s'alignent, comme ils l'ont fait avec les bavures de l'usine de bardane et le désir partagé de l'ingénieur suisse George de Mestral d'attacher un objet à un autre, les inventions sont nées .

Les autres applications naturelles des cheveux s'étendent bien au-delà de la poussière - les coussinets à épingles à l'échelle nanométrique sur les ailes des cigales sont si petits et pointus qu'ils font éclater des bactéries comme des ballons d'eau. La fourrure de loutre de mer est extrêmement dense, repousse l'eau et offre une excellente isolation. Les moustaches des chats et des rongeurs sont des dispositifs sensoriels exquis. Longue, courte, lin ou cire , le cheveu est indéniablement une cible privilégiée du biomimétisme.

En conclusion, Hu et Amador remettent en question le paradigme régnant de l'iFuture et proposent à la place une vision beaucoup plus hirsute d'une techno-utopie :

Nous envisageons généralement de futurs robots recouverts de surfaces lisses et brillantes, comme une automobile polie au chrome. Mais dans la nature, les surfaces lisses ne sont pas la norme. Les futurs dessus de table pourraient avoir des poteaux de taille nanométrique qui s'étirent et tuent les bactéries au contact. Les robots mobiles peuvent être recouverts de poils qui détectent leur environnement, suspendent les particules et permettent un nettoyage facile. En effet, l'avenir s'annonce plutôt poilu.

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