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Le pouvoir adhérent des pattes de gecko modélisé

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L'effet ventouse des geckos sur les murs repose principalement sur le pouvoir des soies dont sont pourvus ces petits reptiles. Des physiciens l'expliquent au travers d'un modèle mathématique qu'ils ont élaboré. Ces découvertes pourront servir à diverses applications dans la biomimétique et dans la robotique.

L'étude mathématiques montre que les geckos sont capables d'équilibrer la force de gravité en appliquant leur propre force à un mur. Ils peuvent appuyer et faire glisser leurs pattes vers leur corps sans tomber. © Biscutella, Wikimedia Common

Dans un article paru dans le Journal of Applied Physics, des chercheurs exposent un modèle mathématiques qui révèle comment les forces agissant sur un gecko en train de grimper une surface verticale et l'angle des soies de ses pattes interagissent pour créer un système d'adhésion délicat, mais puissant.

On savait déjà que les électrons des molécules des micropoils des soies des geckos interféraient avec ceux des parois pour créer une attraction électromagnétique. Dans cette étude, les physiciens se sont intéressés à leurs autres propriétés.

« Un gecko, par définition, ne colle pas - il doit faire quelque chose pour le devenir », rappelle Alex Greaney, coauteur de l'étude et professeur d'ingénierie à l'université d'État de l'Oregon, à Corvallis, aux États-Unis. « C'est cette incroyable synergie de la souplesse, de l'angle et de l'extensibilité des poils qui le rend possible. »

Très étudiées, les propriétés collantes des orteils bulbeux de gecko ont inspiré des moyens médicaux de suture sans couture ou encore militaires, pour des palettes adhésives permettant aux soldats de franchir un obstacle. © David Clements, Wikimedia Common

Les physiciens s’interrogent à présent sur le rôle de la friction

D'après les résultats, au contact d'une surface, les soies — ces poils minuscules au-dessous des pattes du gecko — ne forment pas un angle à 90 degrés avec les orteils, mais se ramifient en angles obliques. Plus ils s'orientent parallèlement à la surface de la patte de l'animal, plus l’aire d’adhésion augmente et davantage de poids le reptile peut supporter. En outre, la flexibilité et l'extensibilité des soies aident à rediriger l'énergie accumulée lors des sauts, de changements soudains de direction ou de courses.

Le système permet aux geckos de coller et de décoller leurs pattes si rapidement qu'ils peuvent se précipiter, en une seconde, à des distances équivalentes à 20 longueurs de leur corps. Ils peuvent également évoluer sur pratiquement tout type de surfaces et dans tous les angles — hormis les plus humides où leur adhérence s'affaiblit et sur lesquelles ils risquent de glisser.

Alex Greaney et ses collègues souhaitent à présent poursuivre leurs travaux sur le rôle que joue la friction. Leurs résultats actuels seront exploités pour le développement de matériaux biomimétiques, en particulier dans l'élaboration d'un « robot gecko ».

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