Même les geckos et les araignées ne peuvent pas rester à l'envers pour toujours. La nanophysique s'en charge. Des chercheurs en mécanique de l'université de Linköping l'ont démontré dans un article qui vient d'être publié dans Examen physique E . Des connaissances qui peuvent être d'un grand intérêt industriel.

Geckos et araignées qui semblent pouvoir rester immobiles pour toujours, et se promener à l'envers fascinent les chercheurs du monde entier depuis de nombreuses années. Nous pourrons bientôt acheter de nouvelles attaches intelligentes qui tiennent de la même manière que le pied du gecko. Mais le fait est, tôt ou tard l'emprise est perdue, peu importe le peu de force qui agit dessus. Stefan Lindström et Lars Johansson, chercheurs à la Division de Mécanique, Université de Linköping, avec Nils Karlsson, jeune ingénieur diplômé, l'ont démontré dans un article qui vient d'être publié dans Examen physique E .

Toujours, c'est un phénomène qui peut avoir des bénéfices considérables, par exemple dans la production de graphène. Le graphène n'est constitué que d'une couche d'atomes, et qui doit se détacher facilement du substrat.

Dans son projet de fin d'études à la Division de mécanique, Nils Karlsson a étudié à la fois la mécanique de la patte du gecko ainsi que l'adhérence de son pied au substrat. Le pied du gecko a cinq orteils, tous avec des lamelles transversales. Un microscope électronique à balayage montre que ces lamelles sont constituées d'un certain nombre de petites soies ressemblant à des cheveux, chacun avec un petit film à la fin, qui ressemble à une petite spatule. Ces spatules, environ 10 nm d'épaisseur, sont ce qui adhère au substrat.

"Au niveau nano, les conditions sont un peu différentes. Le mouvement des molécules est négligeable dans notre monde macroscopique, mais ce n'est pas dans le monde nano. Le projet de fin d'études de Nils Karlsson suggérait que la chaleur, et par conséquent le mouvement des molécules, a un effet sur l'adhérence de ces spatules. Nous voulions faire d'autres analyses, et calculer ce qui se passe réellement, " explique Stefan Lindström.

Ils ont affiné les calculs, ils ont donc appliqué un film mince en contact avec une surface inégale. Donc, le film n'entre en contact qu'avec les parties les plus hautes de la surface inégale. Les chercheurs ont également choisi de limiter les calculs au type de forces faibles qui existent entre tous les atomes et molécules – les forces de van der Waals.

"C'est vrai, ils sont petits, mais ils sont toujours là et nous savons qu'ils sont extrêmement tributaires de la distance, " dit Lars Johansson.

Cela signifie que la force est beaucoup plus forte là où le film est très proche d'un seul point haut, que lorsqu'il est assez proche d'un certain nombre de points hauts. Puis, quand le film se détache, il le fait point par point. C'est parce que les deux surfaces de contact se déplacent – ​​vibrent. Ce sont de petits mouvements, mais à un certain stade, les mouvements sont synchronisés, de sorte que les surfaces perdent réellement le contact. Ensuite, la force de van der Waals est si faible que le film sort.

"Alors en réalité, on peut détacher un film mince du substrat simplement en attendant le bon moment. Cela ne nécessite pas beaucoup de force. La partie du film qui reste sur le substrat vibre en permanence, et plus je tire fort sur cette partie, plus le film se détachera rapidement. Mais le temps que met le film à se détacher dépend aussi de la structure du substrat et de la rigidité du film, " dit Stefan Lindström.

En pratique, cela signifie que même une petite force sur une longue période provoquera le film, ou d'ailleurs le pied du gecko, de perdre son emprise. Ce qui est bien pour le gecko, qui peut filer, mais peut-être pas si bon pour un système de fixation. Toujours - dans la bonne application, cette connaissance peut être d'un grand intérêt industriel.