Le laboratoire de Stanford développe le "non collant le plus collant au monde".

Le développement du matériau « non collant le plus collant » au monde a été inspiré par les petits pieds du gecko.

Le laboratoire de biomimétique et de manipulation agile (BDML) du professeur de génie mécanique de Stanford, Mark Cutkosky, étudie les propriétés de l'étrange capacité de ce lézard à adhérer aux surfaces. En BDML, doctorat en génie mécanique de sixième année. étudiant Tony Chen et doctorat en génie mécanique de cinquième année. l'étudiant Amar Hajj-Ahmad a collaboré pour développer un ruban adhésif sec qui imite la prise du gecko.

Le projet de développement d'adhésif gecko de Stanford a débuté au milieu des années 2000 après que la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) du ministère de la Défense des États-Unis ait lancé le défi de concevoir un moyen pour les robots d'escalader les murs verticalement sans aspiration, a déclaré Chen. L'adhésif a récemment été présenté dans une vidéo d'information sur la populaire chaîne YouTube Veritasium.

Les geckos sont une espèce de lézard qui est généralement carnivore, dont la taille varie d'environ un demi-pouce à un peu plus d'un pied et qui a une présence mondiale répandue, habitant à la fois dans les forêts tropicales et les maisons.

L'anatomie des orteils du gecko lui confère ses capacités d'escalade habiles. Selon Cutkosky dans la vidéo, en regardant de plus près les coussinets des orteils d'un gecko, vous pouvez voir des sections côtelées, appelées lamelles. Les lamelles sont composées de tiges ressemblant à des poils appelées soies, qui se terminent par des branches de la taille d'un micron appelées spatule, a déclaré Cutkosky.

Lorsqu'un gecko grimpe, il s'appuie sur l'adhérence attribuée aux forces de van der Waals - ironiquement, la force intermoléculaire la plus faible - consistant en une attraction entre atomes neutres. Ces forces permettent au gecko de s'attacher et de se détacher des surfaces à sa guise.

Selon Chen, l'adhésif gecko a une meilleure fonctionnalité sur les surfaces lisses puisque la rugosité des surfaces plus rugueuses signifie qu'il y a une plus grande distance entre les atomes, ce qui entraîne une force d'adhérence plus faible. Cutkosky a écrit que BDML "continue d'essayer d'améliorer les performances globales [de l'adhésif gecko], en particulier sur les matériaux non lisses comme le carton et le tissu".

Pourquoi les geckos ? "Les geckos sont le plus gros animal qui dépend encore des forces de van der Waals", a déclaré Chen. Hajj-Ahmad a ajouté qu'en revanche, les animaux plus lourds comme les éléphants et les humains dépendent des forces de friction, qui sont en corrélation avec les forces et le poids normaux. Étant donné que les organismes plus petits sont plus légers, ils ne peuvent pas générer autant de force de friction et dépendent de van der Waals.

De nombreux étudiants ont itéré sur le matériel depuis qu'il a été initialement développé. "La façon dont nous le fabriquons et même sa géométrie ont évolué au cours des 16-17 dernières années", a déclaré Chen.

Selon Hajj-Ahmad, un gecko grimpant va "pincer" ses orteils pour engager sa force d'adhérence, puis "inverse [e] la direction" de "ce pincement" pour libérer la surface. L'adhésif développé par les chercheurs de BDML imite ce comportement en adhérant fermement à une surface lorsqu'il est chargé dans une direction et en se décollant proprement lorsqu'il est déchargé.

Le BDML n'est pas le seul laboratoire à travailler sur des adhésifs inspirés du gecko, a déclaré Cutkosky.

"La différence la plus importante entre la plupart d'entre eux et notre adhésif est la contrôlabilité. Notre adhésif ne colle que lorsqu'il est chargé en cisaillement ; le relâchement de la force de cisaillement lui permet de se séparer sans pratiquement aucun effort", tandis que d'autres peuvent nécessiter plus d'efforts, a déclaré Cutkosky.

Selon Hajj-Ahmad, les structures triangulaires vues lors d'un zoom sur l'adhésif permettent la surface de contact variable de la bande, lui permettant d'avoir une surface accrue lorsqu'une plus grande adhérence est nécessaire et simplement la zone de pointe lorsque la bande doit être relâchée.

La fabrication de l'adhésif gecko est un processus en plusieurs étapes. Tout d'abord, un moule est fabriqué à l'aide d'une machine CNC. La CNC utilise une lame de microtome ultra-tranchante pour indenter des marques triangulaires dans de la cire molle, essentiellement invisibles à l'œil nu. L'adhésif est composé de silicone, prisé pour sa durabilité et généralement non réactif. Ensuite, une certaine variante de silicone liquide, sélectionnée en fonction de paramètres tels que la rigidité et la viscosité, est versée sur le moule, se déposant dans les rainures fraisées par la CNC. Une couche de support de Kapton, un film mince, est appliquée sur le dessus. Lorsque le silicone a durci, il est retiré du moule.

"La beauté de [l'adhésif gecko] est qu'il ne laisse pas de résidus", a déclaré Hajj-Ahmad, qui a ajouté qu'il est également plus doux que l'aspiration, qui peut casser des composants de fabrication fragiles comme le quartz ou les plaquettes de verre.

L'adhésif gecko a été soumis à une poignée de tests pour démontrer sa résistance. Pour Chen, voir "six minuscules robots [tirer] une voiture" à l'aide de l'adhésif gecko était "le plus impressionnant", ainsi que des tests effectués sur la Station spatiale internationale.

L'adhésif gecko a ses limites. Actuellement, chaque moule en cire ne peut être utilisé que « deux ou trois fois… car les caractéristiques de la cire seront endommagées », a déclaré Haji-Ahmad. Pour la fabrication à grande échelle, "nous devons penser à des moyens plus durables".

Les adhésifs Gecko ont un potentiel pour diverses applications industrielles. Selon Cutkosky, BDML "[a] collaboré avec Honda R&D, Ford Motor Company et Flexiv… entre autres." De plus, il a écrit qu'une start-up avait été fondée pour vendre l'adhésif.

Chen a déclaré que cela pourrait être applicable dans les chaînes de montage de l'industrie automobile, ce qui implique le mouvement de "grandes pièces plates", car "les adhésifs gecko fonctionnent très bien sur des surfaces lisses". Selon Chen, la NASA a exprimé son intérêt pour la technologie des adhésifs gecko pour des tâches telles que l'élimination des débris spatiaux.

"Le velcro a commencé dans un laboratoire et maintenant c'est un processus de fabrication rouleau à rouleau, et c'est le rêve [pour l'adhésif gecko]", a déclaré Hajj-Ahmad.

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