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Quand les pattes adhérentes du gecko et la toile de l'araignée viennent en aide aux apprentis Spiderman

Parue le 19 Déc 2011 , modifiée le 03 Juill 2012 à 11h49.
Vu 5787 fois Catégories : Divers 0 Créateur : Verdadero
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Les insectes détiennent des secrets imperceptibles à l'oeil nu...

Le gecko est très étudié de nos jours, en particulier pour ses capacités d'adhérence. Il peut grimper sur des surfaces verticales lisses ou même rester accroché de longues heures à l'envers sur une paroi. Il est capable de contrôler cette adhésion, c'est pourquoi il peut se décoller très rapidement et facilement de la surface. Plus étonnant encore, il peut supporter son poids sur un seul doigt. Ainsi, les scientifiques étudient cet animal pour pouvoir reproduire ses capacités au profit du textile. On pourrait ainsi développer des surfaces artificielles présentant de fortes capacités d'adhérence et des systèmes de fixation temporaire sans connexions mécaniques ni adhésif.

Les nanotubes de carbone sont principalement envisagés pour reproduire les poils du gecko qui lui permettent l'adhérence. En effet, ses performances sont dues à la présence sur ses orteils de millions de minuscules poils, se terminant par des spatules larges de 200 nanomètres, et qui créent la force d'attraction nécessaire pour coller ses pattes sur une surface sèche, grasse ou humide. Plusieurs applications des surfaces adhésives sont également envisagées selon le principe des pattes du gecko, comme les gants pour le travail dans l'espace ou les équipements de sport.

L'araignée est actuellement étudiée pour la solidité de ses fils de soie. Ils ont une résistance plus grande que celle de l'acier alors qu'ils sont plus fins qu'un cheveu. Même si ces fils sont moins tenaces que le kevlar, ils sont très intéressants également pour leur extensibilité. L'araignée possède la particularité de produire de la soie de manière écologique, à partir de solutions aqueuses, à température et pression ambiantes, contrairement à l'homme qui produit les fibres hautes performances synthétiques par des procédés pétrochimiques exigeant de hautes pressions, de hautes températures et l'utilisation de solvants organiques. La soie d'araignée est constituée de longues chaînes de protéines, avec des régions cristallines dans une matrice amorphe (non structurée). C'est cette matrice amorphe qui donne l'élasticité et ce sont les domaines cristallins qui sont responsables de la résistance des fils.

Il faut 400 arachnides pour produire 1 seul fil de textile, il est donc inutile de créer des élevages d'araignées. De plus, de part leur instinct territorial et peu social, elles deviennent cannibales si elles sont nombreuses.

Les chercheurs privilégient donc de comprendre la structure moléculaire qui confère à la soie d'araignée ses propriétés pour ensuite synthétiser ces molécules par transgénèse. Il s'agît d'introduire les gènes codant les protéines constitutives du fil d'araignée, dans d'autres organismes, comme les bactéries, les vers à soie, le tabac, l'alfalfa, les chèvres par exemple. Ainsi de nombreux chercheurs ont travaillé sur le séquençage des gènes relatifs à la production de soie d'araignée, et ont découvert la formule qu'elle utilise pour fabriquer le fil à partir de protéines. D'autres chercheurs étudient la manière dont ce fil est filé, afin de pouvoir reproduire la structure du matériau et ses propriétés par un procédé non toxique.

La soie d'araignée est utilisée pour les fibres hautes performances dans divers applications : militaires (parachutes, gilets pare-balles), médicales (tendons artificiels, sutures, greffes artificielles), automobiles (pneus, air bags, etc...), sportives (raquettes, parachutes, filets de pêche, etc...) et bien d'autres (billets de banque par exemple).

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Un costume de Spiderman

N. Pugno, physicien de l'Ecole Polytechnique de Turin, a imaginé et calculé un costume de Spiderman. Il permettrait au porteur de se déplacer sur des parois verticales très lisses, s'inspirant du modèle des geckos et des araignées. Les matériaux nécessaires à la fabrication de ce costume seraient composés de nanotubes de carbone. Les gants et les chaussures fabriquées avec des millions de tubes de 10 nanomètres assemblés en fils de 1 centimètre pourraient développer les mêmes effets d'adhérence que les poils minuscules des geckos ou des araignées. A l'extrémité du fil, les nanotubes doivent être disposés en éventail (ce qui a déjà été réalisé par plusieurs équipes de chercheurs) afin d'assurer une grande quantité de points de contact entre le fil et la surface, et maximiser l'adhérence.

1 seul fil permettrait de supporter un homme de 70kg et 1 paire de gant pourrait soutenir 1 tonne.

Le décollement de la paroi demanderait peu d'effort à l'individu pour se déplacer, puisque l'adhérence est assurée par des millions de points de contact qui développent individuellement des liaisons faibles. Ce physicien estime qu'il serait également possible de développer des filets invisibles pour capturer les malfaiteurs. En effet, l'épaisseur et l'espacement des nanotubes individuels pourraient être mesurés de manière à rendre le fil transparent à la lumière visible. Ensuite, si la victime prise au piège se débattait, elle provoquerait des tensions dans le matériau qui changeraient les propriétés optiques du filet, et le filet redeviendrait ainsi visible.


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