NIMS, HUE et HUSM ont développé une méthode pour produire facilement et à moindre coût une structure adhésive capable de se fixer et de se détacher de manière répétée. La conception de cette structure a été inspirée par les poils adhésifs en forme de spatule (soies) trouvés sur les coussinets des mouches, tandis que la méthode de production a été suggérée par la formation de soies dans les pupes de mouches. Ces technologies respectueuses de l'environnement pourraient potentiellement contribuer à une société plus durable.

De nombreux types de produits manufacturés sont renforcés avec des adhésifs puissants. Cependant, l'utilisation de ces adhésifs entrave les processus de recyclage (c'est-à-dire, tri et décomposition), contrer les efforts visant à promouvoir une économie circulaire. Pour cette raison, des technologies adhésives capables d'une fixation et d'un détachement répétés ont été conçues et développées. L'approche biomimétique du développement de technologies adhésives hautes performances cherche à imiter les structures adhésives élaborées trouvées dans les organismes vivants. Cependant, cette approche est souvent coûteuse, car il nécessite l'utilisation de MEMS (systèmes microélectromécaniques) pour créer des structures complexes.

Ce groupe de recherche s'est concentré sur les structures adhésives biologiques (p. coussinets plantaires d'insectes) connus pour se former de manière écoénergétique à température ambiante. Le groupe a développé des structures adhésives et des méthodes efficaces pour les créer en imitant des processus biologiques. Dans ce projet de recherche, le groupe s'est spécifiquement concentré sur l'adhésif, soies en forme de spatule qui poussent sur les coussinets des mouches comme modèle pour le développement de structures adhésives qui peuvent être attachées et détachées à plusieurs reprises des objets. Le groupe a observé le processus biologique par lequel les soies sont formées chez les mouches des fruits pupes (Drosophila melanogaster) en colorant les pattes des mouches pour une analyse immunohistochimique et en marquant l'actine du cytosquelette avec des colorants fluorescents. Par conséquent, le groupe a découvert que les soies spatulées adhésives du coussinet plantaire sont formées au cours d'un processus simple en deux étapes :(1) les cellules formant les soies s'allongent et les filaments d'actine du cytosquelette dans les cellules s'accumulent aux extrémités distales des cellules allongées, former les cadres en forme de spatule, et (2) des dépôts de cuticules se forment à la surface des soies, les solidifier. Le groupe a ensuite réussi à développer une approche similaire, procédé simple en deux étapes pour fabriquer une structure spatulée adhésive à température ambiante en (1) étirant des fibres de nylon pour former une structure spatulaire et (2) en la solidifiant. Il a été confirmé que la force adhésive de la structure et la facilité de détachement variaient, selon la direction dans laquelle il est éloigné de l'objet auquel il est attaché, de la même manière que les mécanismes utilisés par les insectes pour s'attacher ou se détacher des objets. Une seule fibre spatulée est suffisamment résistante pour y suspendre une plaquette de silicium pesant 52,8 g. En extrapolant à partir de cela, un faisceau de 756 fibres (9 cm ² en section transversale) peut supporter une personne pesant 60 kg.

Cette structure adhésive, capable d'attachement et de détachement répétés, peut offrir une variété de nouvelles applications robotiques. Par exemple, il peut être intégré aux bras des robots industriels pour leur permettre de mieux manipuler les objets glissants, et il peut être incorporé dans les pattes des robots d'extérieur pour leur permettre d'escalader des murs verticaux comme des insectes. La structure adhésive réutilisable et le faible coût, Les méthodes de production écoénergétiques sont des technologies respectueuses de l'environnement qui peuvent potentiellement contribuer à rendre la société plus durable.

Cette recherche a été publiée dans Biologie des communications , une revue en libre accès, le 29 mai, 2020.