Les geckos sont carrément inspirants. Ces reptiles sont non seulement mignons, colorés et adeptes de la vente d’assurances auto, mais leur caractère extrêmement collant déconcerte les hommes depuis des millénaires. Grâce aux pieds adhésifs et à une manipulation minutieuse des liaisons moléculaires, les geckos sont capables de grimper facilement aux murs verticaux et même de se suspendre à l'envers des surfaces. Maintenant, leurs membres collants ont inspiré un nouvel appareil qui pourrait aider (Humans? Robots? Voulez-vous un nom ici) à ramasser et à laisser tomber les choses avec le commutateur d'une lumière.
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Les pouvoirs prodigieux des pieds de gecko ont mystifié les scientifiques il y a environ 15 ans. C'est alors que les chercheurs ont appris que ces animaux exploitaient la force relativement faible de Van der Waals pour adhérer aux surfaces et se retirer facilement. Contrairement à une force magnétique plus forte, la force de Van der Waals résulte du déséquilibre des charges entre différentes molécules, créant une attraction lâche. En utilisant des millions de poils minuscules sur leurs pieds - chacun d'entre eux pouvant s'orienter dans une certaine direction et attirés par la force de Van der Waals - les geckos peuvent créer une force adhésive puissante mais également réversible.
Il y a cinq ans, le zoologiste de l'Université de Kiel, Stanislav Gorb, a utilisé les connaissances acquises sur les cheveux en gecko pour créer un ruban de silicone si résistant qu'un morceau de 64 pouces carrés pouvait facilement tenir un adulte de taille réelle suspendu au plafond. Contrairement à la bande normale, elle pourrait également être détachée et recollée plusieurs fois sans perdre son caractère collant. À la fin de 2015, les travaux de Gorb ont contribué à la commercialisation de "gecko tape". Bien que le produit ait été utilisé jusqu'à présent dans une mesure limitée, il peut être trouvé dans une marque de pantalon d'équitation canadienne pour aider les coureurs à rester sur leur selle et a trouvé un investisseur enthousiaste dans le fondateur de PayPal, Peter Thiel.
Mais comprendre pourquoi les pieds de gecko étaient si collants ne résolvait que la moitié du problème.
"Les animaux ne se fixent pas seulement, mais ils se détachent aussi en utilisant ces structures adhésives", explique Emre Kizilkan, Ph.D. étudiant en ingénierie des matériaux à l'université de Kiel. Tout ce que les geckos doivent faire, c’est incliner leur pied ou même simplement les poils eux-mêmes et le pied s’élèvera, par exemple. Travaillant sous Gorb, Kizilkan souhaitait remplacer les mouvements musculaires utilisés par les geckos pour contrôler leur adhérence par une sorte de "commutateur" que les humains pourraient facilement exploiter. Sa solution: la lumière.
Après tout, la lumière est une source d’énergie libre et propre qui peut être facilement contrôlée à distance. Cela le rend «très approprié pour une micromanipulation précise», dit Kizilkan.
En utilisant le ruban gecko déjà disponible dans le commerce, Kizilkan a attaché le ruban à un film d'élastomères à cristaux liquides, une substance constituée de chaînes polymères qui s'allongent lorsqu'elles sont exposées à la lumière ultraviolette. L'allongement place les poils de gecko artificiels dans une position où ils perdent de leur attrait. La bande se détache alors de tout ce à quoi elle collait, selon un article publié la semaine dernière dans la revue Science Robotics .
Lorsqu’elle est exposée aux rayons ultraviolets, la structure moléculaire utilisée dans l’appareil des chercheurs se remodèle en pliant le ruban adhésif gecko de l’élément attaché. (Emre Kizilkan et Jan Strueben / Science Robotique) Dans des vidéos créées par les chercheurs, leur "dispositif de transport microstructuré photocontrôlable bioinspiré" (BIPMTD) était capable de saisir des plaques de verre et même des tubes à essai et de les laisser tomber facilement après une lumière UV.
"Ce matériau peut faire deux choses ensemble", dit Kizilkan: coller et relâcher. Il envisage le ruban gecko activé par la lumière comme une aubaine pour les travaux de laboratoire délicats, la fabrication industrielle et éventuellement même pour les robots de transport de matériaux. Par exemple, il pourrait être utilisé pour transporter des produits chimiques toxiques dans un tube à essai et les déposer en toute sécurité dans une autre zone sans aucune intervention humaine. Ou bien, cela pourrait permettre à quelqu'un d'échelonner un mur avec seulement du ruban adhésif gecko et une lumière. Les robots de sauvetage pourraient un jour utiliser cette technologie pour pénétrer dans des bâtiments endommagés et sauver des vies.
La collaboratrice Anne Staubitz, biochimiste à l'Université de Brême, espère travailler à l'avenir sur la modification du BIPMTD afin d'utiliser des longueurs d'onde plus longues et moins dommageables, et espère progresser dans le développement d'un produit dans les prochaines années.
Mark Cutkosky, chercheur en ingénierie à l'Université de Stanford, qui n'a pas participé à cette recherche, se souvient avoir vu l'adhérence inspirée du gecko contrôlée par des forces magnétiques, électrostatiques et autres, mais c'est la première fois qu'il a vu la lumière. Bien qu'il aime voir le nouveau développement et les potentiels qu'il apporte, Cutkosky aimerait voir davantage de tests sur la durabilité du BIPMTD et sur la capacité de celui-ci à s'adapter aux forces et aux poids importants qui seraient utilisés dans la robotique et la fabrication.
Aaron Parness, chercheur en robotique au laboratoire de propulsion par réaction de la NASA, a contribué à la conception d'une technologie de saisie inspirée du gecko que les astronautes pourraient utiliser pour monter des capteurs et traverser des engins spatiaux sans harnais encombrants. Parness est d’accord avec Cutkosky sur les défis que le BIPMTD devrait relever.
"Il y a dix ans, nous pensions tous que créer le matériau inspiré du gecko était le défi le plus important — et c'était un très grand défi — mais ces dernières années, il est devenu évident que les mécanismes que nous utilisons pour tirer parti des avantages du gecko inspiré Les propriétés des matériaux constituent également un très grand défi », déclare Parness, qui n’a pas participé à cette recherche. "C'est un autre système grâce auquel nous pouvons réaliser le potentiel considérable des adhésifs inspirés du gecko."
