Gecko Tape qui laisse aller

Les pieds de gecko sont depuis longtemps une source d'inspiration pour les scientifiques qui s'efforcent de fabriquer des adhésifs super résistants et réutilisables. Aujourd'hui, des chercheurs de l'Université Carnegie Mellon ont trouvé une nouvelle façon de fabriquer une telle prise adhésive et de la libérer selon les besoins, en utilisant des microstructures inclinées. Ces structures imitent les pointes des poils trouvés sur les orteils des geckos, qui donnent au lézard ses prouesses en tant que grimpeur.

Pouvoir collant : Ces pointes coudées, d'environ 40 microns de diamètre, offrent le même pouvoir d'adhérence contrôlé que les orteils d'un gecko.

Les adhésifs de type gecko se sont déjà révélés prometteurs en tant qu'agent de liaison pour les applications chirurgicales . Certains chercheurs pensent que la capacité spéciale du gecko pourrait également être la clé de la création de robots d'escalade fiables pour les missions de reconnaissance et d'exploration spatiale.

Les orteils d'un gecko ont des millions de très petits poils serrés les uns contre les autres. Au bout de chaque cheveu se trouvent des centaines de minuscules structures en forme de soucoupe, appelées spatule. Des forces d'attraction faibles, connues sous le nom de forces de van der Waals, maintiennent chaque spatule à la surface de l'objet qu'un gecko essaie d'escalader. Lorsque les forces de millions de spatules travaillent ensemble, elles créent un lien puissant qui permet à un gecko de s'accrocher à presque tout, même à l'envers.

En 2006, l'équipe, dirigée par Metin Sitti , professeur adjoint de génie mécanique à Carnegie Mellon, a développé des pointes plates en forme de champignon qui imitent la spatule. Les pointes étaient capables d'atteindre la même force d'adhérence qu'un gecko, mais il n'y avait pas de moyen facile d'obtenir ces pointes pour libérer leur prise. L'équipe a réalisé plus tard que la clé du contrôle de l'adhérence résidait dans le changement d'angle de la spatule. L'équipe de Sitti a donc pris les pointes et les a placées sur des fibres de polymère, en les inclinant à environ 28 degrés pour imiter l'angle entre un poil de gecko et une spatule. Au fur et à mesure que la pression est appliquée dans la direction des fibres coudées, la zone de contact entre chaque spatule et l'objet augmente, augmentant le pouvoir collant. Tirer dans la direction opposée réduit la zone de contact et fait diminuer les forces d'attraction, de sorte que la bande gecko, comme l'appelle Sitti, peut être libérée. L'adhésif du groupe était capable de supporter un poids d'un kilogramme lorsqu'une pression était appliquée dans la direction des fibres coudées. Un poids de 300 grammes tirant dans la direction opposée était suffisant pour libérer l'adhérence de la bande. Les chercheurs ont détaillé leurs résultats dans un récent numéro de Petit .

Adhérence contrôlable : Dans la première image, la fibre polymère coudée supporte un poids d'un kilogramme dans une direction. La deuxième image montre comment un poids de 300 grammes tirant dans une autre direction provoque la rupture des liens.

L'adhésif permettra des robots d'escalade et des robots à capsule plus robustes et économes en énergie, explique Sitti, qui développe les deux dans son laboratoire.

D'autres chercheurs ont pu obtenir un pouvoir collant bien supérieur à celui d'un gecko en utilisant des nanotubes de carbone. Alors que les fibres de nanotubes plus rigides peuvent s'accrocher fortement à un mur, elles ont plus de mal à s'accrocher au plafond, explique Sitti, ajoutant que son adhésif était capable de retenir 500 grammes du plafond. Un autre avantage majeur des fibres polymères utilisées par Sitti est qu'elles sont facilement évolutives dans la fabrication et rentables, dit-il.

Sitti commercialise maintenant ces fibres polymères coudées pour une utilisation dans les équipements sportifs et les adhésifs pour la peau par le biais de sa startup, nanoGriptech.

Le design de la pointe est intéressant, explique Liming Dai, professeur d'ingénierie des matériaux à l'Université de Dayton, qui a utilisé des nanotubes de carbone pour obtenir une force 10 fois plus forte que les pieds de gecko. La seule chose avec les polymères, c'est que vous pouvez facilement les fabriquer en nanofabrications pour la pointe. En plus, c'est pas cher.

Il s'agit clairement d'un travail novateur, selon Jeffrey Karp , un bio-ingénieur de la division des sciences de la santé de Harvard-MIT, qui a créé une bande gecko médicale sûre et à usage unique. Il sera intéressant de voir si ce processus peut être mis à l'échelle pour des applications industrielles, ou si les adhésifs fonctionnent mieux dans des conditions humides, une limitation majeure pour de nombreux adhésifs imitant le gecko.

Sitti dit que son groupe prévoit d'enduire les pointes en forme de champignon de matériaux pour les faire fonctionner également dans l'eau. Cela pourrait être important pour les applications médicales : cela pourrait garantir que les patchs médicamenteux, par exemple, ne glissent pas lorsque la peau transpire, explique Sitti.

D'autres défis demeurent. Actuellement, les pointes ne collent que quelques heures avant de relâcher leur emprise. Ali Dhinojwala , professeur à l'Université d'Akron qui travaille également sur les adhérences inspirées du gecko, affirme qu'idéalement, l'adhésif sera autonettoyant afin de pouvoir être utilisé encore et encore.

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