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La technologie du lézard

Dimanche 23 Septembre 2007 | 18h25   Vue : 853 fois
 
 
 
 

La technologie du lézard


Un charmant petit animal

Voici une merveille de technologie, une bande adhésive utilisable des centaines de fois, sans que jamais son pouvoir adhésif ne diminue.



Le responsable de cette découverte révolutionnaire est une petite créature, qui se dissimule entre les fissures et les cavités, du nom de Gecko.

Il ne servirait à rien d’entamer une recherche dans le Who’s who ? du monde scientifique, vous ne l’y trouveriez pas.
Il ne possède aucun laboratoire de recherche perfectionné, et ses outils technologiques sont des plus primaires.





Si c’est ainsi, demanderez-vous, comment une si humble créature a-t-elle abouti à ce qui donnerait du fil à retordre à tous les physiciens de la terre ? Certes, il n’existe à ce jour aucune réponse à cette question. Mais il n’en reste pas moins qu’en domaine d’adhérence, le Gecko est un véritable génie.

Il existe toutefois une ultime explication qui s'impose d'elle même...


Le Gecko fait partie de la famille des geckonidés regroupe plus de 650 espèces. Ces lézards, doivent leur nom au cri de certaines espèces asiatiques — « ge-ko » .


Vous ne trouverez pas le Gecko dans l’un des plus importants laboratoires de recherche du monde, mais plutôt dans des bottes de foins, en des régions particulièrement chaudes du globe. C’est là-bas que vous pourrez découvrir ce lézard, dans des positions qui lui sont particulièrement agréables, notamment celle de se tenir sur les plafonds, alors que ses pattes sont posées avec légèreté sur leur surface lisse et uniforme.


Comment réussit-il ce prodige ?



L’énigme

La réponse à cette question tourmenta également les scientifiques curieux, lorsqu’ils furent confrontés pour la première fois à ce phénomène.


Le Gecko n’est en réalité pas l’unique bête au monde capable de se promener allégrement la tête inversée, mais contrairement aux autres, le Gecko ne possède sur la plante de ses pattes nulle colle, et il ne laisse derrière lui aucune trace aqueuse de son passage.





Au contraire, , la faculté d’adhésion du Gecko s’exprime précisément sur les surfaces parfaitement sèches, là où nulle humidité n’est présente.


Il ne fait pas non plus usage de fissures microscopiques dans lesquelles il pourrait s’agripper, les chercheurs ont en effet découvert qu’il n’avait aucun problème à se promener sur des surfaces parfaitement lisse, comme sur du verre par exemple.




L’explication scientifique


Alors en fin de compte, comment réussit-il ce prodige ? En fait, il s’avère que le fabuleux secret se trouve dans la plante des pattes du Gecko.

Celles-ci sont recouvertes d’une multitude de poils très fins : les setæ.

les setæ. sont des poils très denses (plusieurs milliers par mm²) à base de kératine. Ils se ramifient à leur extrémité en poils extrêmement fins, de l'ordre de 0,2 à 0,5μm.

Ces franges à l'extrémité des setæ engendrent des interactions avec le support à l'échelle moléculaire dénommées forces de Van der Waals. Le total de ces micro-forces offre une adhérence très grande.



Ces forces d'adhérence sont si grandes qu'un seul doigt peut soutenir le poids complet de l'animal (sauf chez les plus grosses espèces).

Concrètement, il s’avère que si toutes les fibres qui recouvrent l’une des pattes de ce lézard entraient en contact avec une surface, il lui serait alors possible de soulever une masse de 133 kilogrammes !


Un instant ! vous direz-vous. Si la puissance d’adhérence du Gecko est si importante, comment réussit-il à détacher ses pattes et à se déplacer ? C’est ici qu’entrent en fonction deux articulations particulières, situées sur chacun des pouces du petit reptile. En les repliant vers l’intérieur, il modifie l’angle de proportion qui sépare les fibres de la surface sur laquelle ils sont attachés, réduisant de la sorte la puissance d’adhésion des forces de Van Der Waals.

Lorsque l’angle séparant les fibres de la surface d’adhérence atteint les 30°, la force disparaît d’elle-même. C’est de cette manière que le gecko peut contrôler le nombre de fibres qui sont en état d’adhérence, que la surface sur laquelle ils sont attachés soit lisse ou inégale, et régler en fonction la puissance d’adhésion souhaitée.

Juste pour vous donner le vertige, voici une approche un peu plus rigoureuse de ces fameuses forces.



Une liaison de van der Waals est une interaction de faible intensité entre atomes, molécules, ou une molécule et un cristal.

C'est un phénomène qui ne peut bien se comprendre que dans le cadre de la physique quantique.

Ces forces ont été nommées en l'honneur du physicien hollandais Johannes Diderik van der Waals (1837 - 1923), prix Nobel de physique 1910, qui fut le premier à introduire leurs effets dans les équations d'état des gaz en 1873.



Les forces de Van der Waals ont plusieurs origines.
On dénombre trois effets :
- Les forces de Keesom ou effets d'orientation.
- Les forces de Debye ou effets d'induction.
- Les forces de London ou effets de dispersion.


L’énergie des forces de Van der Waals EVdW peut donc se formuler sous la forme :



Avec :


L'énergie des forces de Keesom
entre molécules polaires.







L'énergie des forces de Debye
entre molécules polaires et dipôles induits.







L'énergie des forces de dispersion de London
entre dipôles instantanés.






Avec ε0, constante diélectrique du vide ; k, constante de Boltzmann ; T, la température absolue, r la distance moyenne entre les molécules considérées, μ les moments dipolaires des molécules considérées, α les polarisabilités électriques, h constante de A Planck et ν la fréquence électronique d'absorption.
J’espère que tout est bien clair pour vous.



Dans la nature tout est prévu

Toute personne ayant un jour essayé de coller une bande adhésive sur une surface plane, a certainement été confrontée au fait irritant de voir des petites particules et des morceaux de poussière adhérer sur la bande, l’empêchant ainsi d’entrer en contact uniforme avec la surface visée.

Outre les caractéristiques exceptionnelles des fibres adhérentes du gecko, elles ont également une particularité remarquablement utile, celle d’être capable de se nettoyer elles-mêmes, et d’ôter toutes particules étrangères susceptibles de se coller à la plante de ses pattes.



Que se passe-t-il lorsque deux pattes du gecko entrent en contact l’une avec l’autre ? Absolument rien. De manière inattendue, les deux surfaces de super-glu ne se colle pas l’une à l’autre.

Les scientifiques n’ont toujours pas de réponses à ce phénomène insolite.




Seul le Créateur de ce monde pourrait nous renseigner.
Devant tant de sophistication chez un animal primaire, qui pourrait mettre en doute l’origine Divine de la création ?










   


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