TPE : Adhérence!
La Mouche
La mouche est un insecte complexe, elle fait partie à part entière des insectes les plus répandus au monde et elle est connue pour pouvoir s’accrocher sur n’importe quelles surfaces, pour cela elle se sert de l’adhésion par pelotes et des forces de Van der Waals.
La mouche possède deux pelotes adhésives à l’extrémité de chaque patte, ce sont deux pelotes latérales adhésives, des pulvilles. Ces dernières sont constituées d’une énorme quantité de soies qui assurent une surface de contact maximum avec le mur ou plafond.
Le mélange de ces soies, avec une substance adhésive sécrétée par les glandes, entre celles-ci et le substrat crée un effet ventouse et permet donc à la mouche de marcher même à la verticale, même sur les surfaces les plus lisses
Les insectes possèdent des membres leur permettant d'accroître leur adhérence. Un arolium pour les criquets ou encore les sauterelles leur permet d'amortir les chocs lors de leurs sauts et les pulvilles chez les mouches leur permettent, elles, d'adhérer sur différentes surfaces.
Tension superficielle :
La mouche utilise le principe de la tension superficielle pour rester accrocher aux parois, ou au plafond d'une quelconque surface. C'est un phénomène physico-chimique lié aux interactions moléculaires d'un fluide. Elle résulte de l'augmentation de l'énergie à sa surface, ce qui en augment localement sa cohésion. Cette force existe au niveau de toute interface entre deux milieux différents (solide ou liquide et gaz)
Elle se mesure en N/m avec la formule : γ = f/L avec f en Newton(N) et L en mètres (m)
Le Gecko :
Les geckos sont des reptiles, et plus précisément des squamates. Les geckos, comme presque tous les lézards, sont des quadrupèdes. Les pattes sont très latérales, ancrées sur le bas du corps. La partie haute remonte le long du corps, puis redescend et se termine par des pattes dotées de cinq doigts. Les doigts sont généralement dotés de griffes rétractiles.
Une grande majorité des espèces de geckos est arboricole. Ils possèdent sous les doigts des setae qui leur permettent d'escalader n'importe quelle surface. Ce sont de microscopiques poils qui leur offrent une adhérence très grande grâce aux forces de Van der Waals qui s'exercent entre l'extrémité de ces poils et les objets, au niveau moléculaire. Les forces de Van der Waals n’entraînent pas de différence d’adhésion selon que la surface soit hydrophobe ou hydrophile.
La spécificité du gecko qui lui permet de se déplacer sur des surfaces verticales sont ses pattes et plus particulièrement ses orteils.
Comme on peut le voir sur les images micrométrique et nanométrique ci-dessous, les orteils du gecko sont recouverts de sétules qui se divise elles-même en spatules.
Le gecko adhère donc aux murs par des forces de Van der Waals. Les spatules permettent aux pattes du gecko d’aller « coller » à une surface par des forces de Van der Waals car elles approchent la surface à une échelle nanométrique, cette forces n'a d'effets qu’à courtes distances (environ 1 nanomètre ). Ces interactions sont du a trois forces :
-La force de Keesom, qui intervient entre deux molécules polaires. Ces molécules modifient mutuellement leurs orientations et tendent à aligner leurs dipôles.
-La force de Deybe, qui intervient entre une molécule polaire et une molécule non polaire qui se polarise alors sous l'effet de la molécule polaire.
-La force de London, qui intervient entre des molécules non polaires. En raison des déplacements incessants des électrons dans une molécule, celle-ci présente à chaque instant un moment dipolaire instantané non nul. Ce mouvement instantané peut polariser les molécules voisines, d’où les interactions même entre molécules non polaire.
Rapport avec l'homme :
Le geckskin
Comme très souvent en sciences, la nature est une source d’inspiration pour créer de nouvelles technologies, et les pattes du gecko n’échappent pas à la règle.
Une équipe de chercheurs américains de l'université du Massachussets, à Amherst ont mis au point un adhésif surpuissant basé sur les pattes du gecko, seulement 40 cm² de cet adhésif posés sur une surface verticale peuvent supporter plus de 300 kilos. De plus, le geckskin possède d'autres avantages, il pourrait être détaché aisément et serait réutilisable plusieurs fois, sans perdre pour autant son pouvoir adhésif. Enfin le geckskin ne laisserait aucun résidus sur la surface où il a été collé.
Ce projet était dirigé par une agence affiliée au Département de la Défense américaine, chargée du développement des nouvelles technologies destinées à des fins militaires.