Marcher comme un… gecko ? Les pattes d’animaux inspirent un polymère qui colle à la glace
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La solution aux blessures causées par les glissades et les chutes se trouve peut-être sous nos pieds, littéralement. Les coussinets des pattes des geckos sont dotés de mécanismes hydrophiles (qui aiment l’eau) qui permettent aux petits animaux de se déplacer facilement sur des surfaces humides et glissantes. Des chercheurs de l’ACS Applied Materials & Interfaces ont utilisé du caoutchouc de silicone enrichi de nanoparticules de zircone pour créer un polymère antidérapant inspiré du gecko. Ils affirment que ce matériau, qui adhère à la glace, pourrait être incorporé dans les semelles de chaussures pour réduire les blessures chez les humains.
Les orteils du gecko inspirent un nouveau matériau qui adhère à la glace humide et glissante par capillarité.
Selon l’Organisation mondiale de la santé, les glissades et les chutes sont responsables de plus de 38 millions de blessures et de 684 000 décès chaque année. Près de la moitié de ces accidents se produisent sur la glace. Les semelles antidérapantes actuelles sont constituées de matériaux tels que le caoutchouc naturel qui repoussent la couche d’eau liquide qui se dépose sur le trottoir par temps de pluie. Sur les trottoirs gelés, cependant, les semelles de chaussures fabriquées avec ces matériaux peuvent faire fondre la glace en raison de la pression exercée par le porteur, créant ainsi la surface glissante contre laquelle les chaussures sont censées protéger.
Des études antérieures sur les pattes des geckos ont donné lieu à de nouvelles idées pour développer des polymères antidérapants plus efficaces. Ces travaux ont montré que l'adhérence de leurs pattes provient d'une adhérence hydrophile renforcée par capillarité : la force de l'eau aspirée dans les rainures étroites de la patte crée une succion qui aide le lézard à se déplacer sur des surfaces glissantes. Vipin Richhariya, Ashis Tripathy, Md Julker Nine et leurs collègues ont cherché à développer un polymère avec une adhérence renforcée par capillarité qui fonctionne sur les trottoirs pluvieux et les surfaces gelées.
Les chercheurs ont commencé avec un polymère de caoutchouc de silicone et ont ajouté des nanoparticules de zircone pour que le matériau attire les molécules d'eau. Après avoir enroulé le matériau composite en un film mince, ils l'ont durci à la chaleur et ont gravé au laser un motif rainuré sur la surface du film qui a exposé les nanoparticules de zircone hydrophiles. Lorsque le film a rencontré des molécules d'eau sur la glace, il a collé à la surface glissante car le polymère imitait l'action capillaire des pattes antidérapantes des geckos. Ils ont testé cinq versions du matériau nanocomposite à motifs avec différentes proportions de nanoparticules de zircone en poids : 1 %, 3 %, 5 %, 7 % et 9 %.
En utilisant la spectroscopie infrarouge et des tests de frottement simulé, les chercheurs ont découvert que les nanocomposites les plus antidérapants contenaient respectivement 3 % et 5 % de nanoparticules de zircone en poids. En plus d'une semelle de chaussure antidérapante inspirée de la nature, l'équipe affirme que cette technologie pourrait être utilisée dans des innovations médicales, telles que la peau électronique et la peau artificielle, où les polymères interagissent avec une couche de fluide entre deux surfaces différentes.