Marcher comme un ... gecko ?
Les coussinets des animaux inspirent un polymère qui colle à la glace
Une solution aux blessures dues aux glissades et aux chutes pourrait se trouver sous les pieds - littéralement. Les coussinets des geckos sont dotés de mécanismes hydrophiles (qui aiment l'eau) qui permettent à ces petits animaux de se déplacer facilement sur des surfaces humides et glissantes. Des chercheurs de la revue ACS Applied Materials & Interfaces ont utilisé du caoutchouc de silicone enrichi de nanoparticules de zircone pour créer un polymère antidérapant inspiré des geckos. Selon eux, ce matériau, qui adhère à la glace, pourrait être incorporé dans des semelles de chaussures afin de réduire les blessures chez l'homme.
Selon l'Organisation mondiale de la santé, les glissades et les chutes sont à l'origine de plus de 38 millions de blessures et de 684 000 décès chaque année. Près de la moitié de ces incidents se produisent sur la glace. Les semelles antidérapantes actuelles reposent sur des matériaux tels que le caoutchouc naturel, qui repoussent la couche d'eau liquide qui recouvre les trottoirs les jours de pluie. Toutefois, sur les trottoirs gelés, les semelles de chaussures fabriquées avec ces matériaux peuvent faire fondre la glace sous l'effet 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 des pattes du gecko provient d'une adhésion hydrophile renforcée par les capillaires : La force d'attraction de l'eau dans les rainures étroites du coussinet crée une succion qui aide le lézard à naviguer sur des surfaces glissantes. Vipin Richhariya, Ashis Tripathy, Md Julker Nine et leurs collègues ont cherché à mettre au point un polymère doté d'une adhérence renforcée par les capillaires qui fonctionne sur les trottoirs pluvieux et les surfaces gelées.
Les chercheurs sont partis d'un polymère de caoutchouc de silicone auquel ils ont ajouté des nanoparticules de zircone pour que le matériau attire les molécules d'eau. Après avoir laminé le matériau composite en un film fin, ils l'ont durci à la chaleur et ont gravé au laser un motif rainuré sur la surface du film, exposant ainsi les nanoparticules de zircone hydrophiles. Lorsque le film rencontrait des molécules d'eau sur la glace, il adhérait à la surface glissante parce que le polymère imitait l'action capillaire des coussinets antidérapants des geckos. Les chercheurs 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 simulés, les chercheurs ont constaté que les nanocomposites les plus antidérapants contenaient 3 % et 5 % de nanoparticules de zircone en poids. Outre 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.
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