Des chercheurs belges modélisent un mécanisme d'adhésion des insectes

Un coléoptère Gastrophysa viridula
Un coléoptère Gastrophysa viridula - © By Szamotl (Own work)

Les coléoptères possèdent sous leurs pattes des milliers de structures micrométriques semblables à des poils, qui leur permettent d'adhérer à toute surface grâce à une infime quantité de liquide présente à leur pointe. Ce modèle a été mis en lumière par les équipes du Microfluidics Lab de l'ULg et du BEAMS de l'ULB, indiquent les deux universités jeudi dans un communiqué commun. Les résultats de leurs recherches sont publiés dans le "Journal of the Royal Society Interface".

Le mécanisme d'adhésion développé par les insectes s'appuie sur la capillarité. L'étude précitée se penche sur le système d'adhésion capillaire "poilue" où l'adhésion se fait par le truchement de très fines structures d'un diamètre d'environ un micron, couplées avec énormément de petits ménisques liquides. "L’oseille a sous ses pattes un système vraiment très avancé d’adhésion. C’est comme quand vous mettez deux surface lisse en contact avec une petite goutte d’eau au milieu, c’est très difficile de les séparer" explique Sophie Gernay, chercheuse à l'Université de Liège et coauteure de cette étude.

La nature comme exemple

Les chercheurs ont tenté de déterminer les mécanismes physiques à l’œuvre et de les mettre en équation. A partir de là, ils ont pu concevoir un modèle qui tient compte des différentes forces qui interviennent dans le mouvement des poils. 

"Ce qui nous intéresse est d’avoir des outils de manipulation pour des objets très petits. Dans l’industrie aujourd’hui, nous sommes fortement limités par les tailles des composants, parce qu’on arrive plus à les manipuler. On s’est donc penché sur la nature, pour voir quel genre de mécanisme les insectes ont développé" poursuit la chercheuse.

"C’est cela que nous avons montré dans notre article, il suffit d’avoir des très petites structures très fines et très déformables, couplées à une très petite quantité de liquide. Ça suffit pour avoir un niveau d’adhésion correcte. Maintenant, il suffit d’étudier les mouvements que l’insecte fait pour se détacher si rapidement et on pourra à ce moment-là créer un outil industriel qui pourra manipuler de très petites composants, très rapidement" ajoute Sophie Gernay, de l'ULg.

Robotique

L'étude a aussi permis de répondre à une autre question: jusqu'à présent, les scientifiques n'arrivaient pas à concilier le fait qu'il y ait à la fois un ménisque liquide et qu'on puisse observer des forces de frottements. Le modèle conçu par les chercheurs montre que les deux types de forces coexistent.

Le modèle ainsi décrit pourrait être intéressant en robotique et en micromanipulation.

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