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Insolite : une pince à eau miniature réalisée... avec du Scotch

La bande adhésive, communément appelée Scotch, serait aussi un matériau à mémoire de forme. Des chercheurs américains ont remarqué que la bande adhésive se courbait en présence d’eau. Une propriété utile pour collecter des échantillons liquides, et ce à moindre coût.

En présence d’humidité, les doigts de bande adhésive se replient pour former une pince. On voit ici les différentes étapes de ce mouvement à différents moments, de 0 à 50 minutes. Les chercheurs ont effectué des tests sur deux bandes adhésives de la société 3M, qui commercialise la marque Scotch. © Manuel Ochoa, université Purdue En présence d’humidité, les doigts de bande adhésive se replient pour former une pince. On voit ici les différentes étapes de ce mouvement à différents moments, de 0 à 50 minutes. Les chercheurs ont effectué des tests sur deux bandes adhésives de la société 3M, qui commercialise la marque Scotch. © Manuel Ochoa, université Purdue

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Objet des plus banals, le ruban adhésif est présent dans tous les foyers, pour fixer des affiches, emballer les cadeaux ou réparer les dégâts du petit dernier sur le mobilier. On savait que l’adhésif en train de se décoller était une source de rayons X, mais des chercheurs de l’université Purdue (à West Lafayette, dans l’Indiana) ont remarqué que l’adhésif pouvait aussi se comporter comme un matériau à mémoire de forme…

Pourtant, cette découverte commence bien loin des laboratoires de conception des matériaux. Alors qu’il collectait du pollen à l’aide d’une bande adhésive, le doctorant Manuel Ochoa a remarqué qu’elle se repliait quand elle était exposée à l’humidité. Or, la bande est composée d’une feuille d’acétate de cellulose sur une face et d’un film adhésif sur l’autre. L’acétate de cellulose absorbe l’eau, alors que le film adhésif la repousse. « Quand un côté absorbe l’eau, il se dilate, et l’autre ne change pas de taille. Du coup, la bande adhésive se recourbe, explique Babak Ziaie, professeur de génie électrique et informatique et d’ingénierie biomédicale à l’université Purdue. Bien que fragile quand il est sec, le matériau devient souple lorsqu'il est immergé dans l'eau et reprend sa forme initiale après séchage, une qualité cruciale pour un matériau à mémoire de forme, car vous pouvez l'utiliser encore et encore. »

Sur cette animation (cliquer sur l'image pour la lancer), les griffes de bandes adhésives se referment pour former un piège. En vitesse réelle, ce processus peut prendre 50 minutes. © Manuel Ochoa, université Purdue
Sur cette animation (cliquer sur l'image pour la lancer), les griffes de bandes adhésives se referment pour former un piège. En vitesse réelle, ce processus peut prendre 50 minutes. © Manuel Ochoa, université Purdue

Des bandes de Scotch deviennent des pinces

Pour exploiter cette propriété, un laser a été utilisé pour découper de fins doigts de bande adhésive d’un demi-centimètre de long. La bande a été usinée à un dixième de son épaisseur d’origine pour améliorer sa courbure. Les chercheurs ont aussi recouvert la bande avec des nanoparticules magnétiques, afin de pouvoir la saisir et la manipuler avec un aimant.

Assemblés en forme de croix et exposés à l’eau, les doigts agissent comme des pinces. Les bouts de bande adhésive se recourbent en 50 minutes et capturent un volume d’eau de l’ordre du dixième de ml.

Des pinces en bande adhésive ont été recouvertes de particules magnétiques afin d’être manipulées par un aimant. Une fois dans l’eau, les pinces peuvent recueillir un dixième de millilitre d’eau. © Manuel Ochoa, université Purdue
Des pinces en bande adhésive ont été recouvertes de particules magnétiques afin d’être manipulées par un aimant. Une fois dans l’eau, les pinces peuvent recueillir un dixième de millilitre d’eau. © Manuel Ochoa, université Purdue

L’usinage laser permet d’envisager des formes variées pour la bande adhésive : motifs, grilles, différentes épaisseurs ou largeurs… Pour Babak Ziaie, « ce procédé de fabrication offre des capacités de prototypage rapide et de traitement par lots sans avoir besoin de salles blanches complexes ».

Les chercheurs imaginent maintenant traiter les bandes de ce matériau pour leur donner une fonction nouvelle : par exemple, collecter des composés chimiques, des micro-organismes. « Imaginons que l’on veuille échantillonner des bactéries dans l’eau. Il suffirait de mettre plusieurs pinces dans le milieu et de les récupérer le lendemain », suggère Babak Ziaie. Peut-être les chercheurs parviendront-ils à accélérer le processus !


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