Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi la peinture s'écaille du mur pendant l'humidité élevée de l'été ? C'est la même raison pour laquelle les bandages se séparent de la peau lorsque nous nous baignons ou nageons.

Eau d'interface, comme on le sait, forme une couche glissante et non adhésive entre la colle et la surface sur laquelle elle est censée adhérer, interférant avec la formation de liaisons adhésives entre les deux.

Surmonter les effets de l'eau interfaciale est l'un des défis auxquels sont confrontés les développeurs d'adhésifs commerciaux.

Pour trouver une solution, Les chercheurs de l'Université d'Akron recherchent l'un des matériaux les plus résistants de la nature :la soie d'araignée.

« La meilleure colle de la nature »

La colle collante qui enrobe les fils de soie des toiles d'araignées est un hydrogel, ce qui signifie qu'il est plein d'eau. On pourrait penser, alors, que les araignées auraient du mal à attraper des proies, surtout dans des conditions humides - mais ce n'est pas le cas. En réalité, leur colle collante, qui fait l'objet de recherches intensives depuis des années, est l'une des colles biologiques les plus efficaces de la nature.

Alors, comment la colle d'araignée peut-elle coller dans des conditions très humides ?

Cette question a fait l'objet d'une enquête par les étudiants diplômés de l'UA Saranshu Singla, Gaurav Amarpuri et Nishad Dhopatkar, qui ont travaillé avec le Dr Ali Dhinojwala, doyen par intérim du College of Polymer Science and Polymer Engineering, et le Dr Todd Blackledge, professeur de biologie dans le programme Biosciences intégrées. Les deux professeurs sont les principaux chercheurs du Biomimicry Research Innovation Center (BRIC) de l'UA, spécialisée dans l'émulation de formes biologiques, processus, modèles et systèmes pour résoudre les problèmes techniques.

Les conclusions de l'équipe, qui peut fournir la clé pour développer des adhésifs commerciaux plus forts, peut être lu dans un article récemment publié dans la revue Communication Nature .

Surmonter l'humidité

Singla et ses collègues ont entrepris d'examiner le secret du succès de l'araignée orbe commune (Larinioides cornutus). Comment surmonte-t-il le principal obstacle d'obtenir une bonne adhérence dans des conditions humides où de l'eau pourrait être présente entre la colle et la surface cible ?

Pour étudier les processus impliqués, l'équipe a pris de la colle d'araignée orb, placez-le sur un substrat de saphir, puis l'a examiné en utilisant une combinaison de spectroscopie sensible à l'interface et de spectroscopie infrarouge.

La colle d'araignée est composée de trois éléments :deux glycoprotéines spécialisées, une collection de composés organiques et inorganiques de faible masse moléculaire (LMMC), et de l'eau. Les LMMC sont hygroscopiques (qui attirent l'eau), qui maintient la colle douce et collante à coller.

Singla et son équipe ont découvert que ces glycoprotéines agissent comme des agents de liaison primaires à la surface. Des colles à base de glycoprotéines ont été identifiées dans plusieurs autres colles biologiques, comme les champignons, algues, diatomées, étoiles de mer, épinoches et lierre anglais.

Mais pourquoi l'eau présente dans la colle d'araignée n'interfère-t-elle pas avec le contact de l'adhésif comme c'est le cas avec la plupart des adhésifs synthétiques ?

Des résultats prometteurs

Les LMMC, l'équipe a conclu, remplir une fonction jusqu'alors inconnue de séquestration de l'eau interfaciale, prévenir la défaillance de l'adhésif.

Singla et ses collègues ont déterminé que c'est l'interaction des glycoprotéines et des LMMC qui régit la qualité adhésive de la colle produite, avec des proportions respectives variant selon les espèces, optimisant ainsi la force adhésive pour correspondre à l'humidité relative de l'habitat des araignées.

"Les composés hygroscopiques - connus sous le nom d'absorbeurs d'eau - dans la colle d'araignée jouent un rôle jusqu'alors inconnu dans l'éloignement de l'eau de la frontière, empêchant ainsi la défaillance de la colle d'araignée à une humidité élevée, " a expliqué Singla.

La capacité de la colle d'araignée à surmonter le problème de l'eau interfaciale en l'absorbant efficacement est la conclusion clé de la recherche, et celui avec peut-être la plus forte perspective de développement commercial.

"Imaginez une peinture garantie à vie, qu'il pleuve ou qu'il fasse beau, " remarqua Singla.

Tout cela grâce à votre sympathique colle d'araignée de quartier.