Ne regarde pas maintenant, mais tu es entouré. Vraiment. À portée de main - probablement même en vous touchant - sont gênants, collant, potentiellement même toxique, substances. Mauvais pour la planète, permanent, peut-être même mauvais pour votre santé. Ils sont à ta place, dans votre téléphone, dans votre ordinateur portable, tapi dans les plis des enveloppes, sur les livres, dans le fauteuil sur lequel tu es assis, le sol sous tes pieds, et dans d'innombrables autres objets dans votre maison, bureau et monde de tous les jours.

Ce sont des adhésifs. Indispensable à la vie quotidienne, presque imperceptible, mais aussi profondément problématique. Ils peuvent être toxiques et sont généralement permanents. Les chimistes de l'Université Purdue étudient les coquillages pour développer de nouveaux, plus sûr, et des adhésifs plus durables pour des utilisations allant des bandages et des applications médicales aux vêtements, articles ménagers, électronique et plus encore.

Les humains essaient de coller les choses à d'autres choses depuis des millénaires. Mais les coquillages le font depuis des éons plus longtemps. Et ils y sont bien meilleurs que les humains. C'est pourquoi les chimistes de Purdue se sont demandés :pourquoi n'utilisons-nous pas simplement ce qu'ils utilisent ? Quiconque a déjà essayé de décoller une bernacle d'un rocher sait que c'est presque impossible.

Ce succès est quelque chose que Jonathan Wilker, un professeur Purdue de chimie et de génie des matériaux, et son laboratoire espèrent en tirer des leçons et en tirer parti.

Coquillages et eau de mer :une adhérence sous-marine qui fonctionne

"Nous commençons par regarder les animaux qui fabriquent des adhésifs, " a déclaré Wilker. "Nous travaillons toujours pour comprendre les principes fondamentaux de la façon dont les animaux comme les moules et les huîtres font ce qu'ils font, comment la chimie et l'ingénierie fonctionnent ensemble. Nous voyons même comment l'environnement qui les entoure et la surface à laquelle ils adhèrent influencent ce qu'ils font."

Les bestioles telles que les balanes, les moules et les huîtres vivent dans des endroits où elles sont continuellement battues par les vagues et le vent et fouillées par des prédateurs potentiels. Leur vie même dépend de leur capacité à s'accrocher aux rochers et aux coquillages voisins.

Sutures, les vis et les agrafes sont toutes largement utilisées pour fermer les plaies, lier les tissus et fixer les os, mais ils sont tous très dommageables et extrêmement douloureux. Si les médecins avaient un adhésif chimique qu'ils pourraient utiliser à la place, la guérison augmenterait et les dommages collatéraux diminueraient. Le corps, cependant, est un environnement difficile pour les adhésifs :humide et constamment en mouvement. Un peu comme la mer.

Les scientifiques du laboratoire de Wilker, qui comprend deux chercheurs postdoctoraux, cinq étudiants diplômés, quatre chercheurs de premier cycle et 1, 000 coquillages—étudiez comment les coquillages créent des matériaux, quels composants des adhésifs jouent un rôle actif dans le collage et testent de nouvelles colles synthétiques et biomimétiques pour déterminer leur efficacité, faisabilité et performances. Ils s'appuient sur cette compréhension pour développer des adhésifs qui fonctionnent sous l'eau, sont plus forts, plus durable, fabriqués à partir de produits alimentaires et qui peuvent être décollés en cas de besoin.

"Nous fabriquons des adhésifs avec de nouvelles fonctionnalités, " a déclaré Wilker. " Nous pouvons ajouter de nouveaux groupes chimiques pour cibler toutes sortes de propriétés, être cette liaison humide, la flexibilité du caoutchouc ou la capacité de se lier puis de se décoller. L'un de nos systèmes peut même être plus puissant que ce que les animaux fabriquent sous l'eau. Dans ce cas, nous utilisons une chimie qui s'inspire des coquillages, mais globalement, notre système est une simplification de ce que produisent les animaux."

Gunning pour une nouvelle colle :rendre les adhésifs non toxiques, réversible

Chaque produit dans l'allée de la colle à la quincaillerie a un inconvénient. Beaucoup sont toxiques. Panneaux de particules, les sols stratifiés et le contreplaqué de bois dur sont tous maintenus ensemble avec des résines à base de formaldéhyde, qui peut être cancérigène. En outre, de nombreux adhésifs sont permanents. Il n'y a aucun moyen de dissoudre le lien lorsqu'un produit est en fin de vie, ce qui empêche souvent le recyclage des composants.

"Presque toutes les colles courantes sont à base de pétrole et non dégradables, " a déclaré Wilker. " Lorsque vos ordinateurs portables ou téléphones portables, les chaussures ou les meubles ne sont plus nécessaires, la plupart d'entre eux vont directement à une décharge. Même les matériaux comme le carton ne sont souvent pas recyclés à cause des adhésifs."

De nombreuses colles sont presque permanentes, un facteur que beaucoup de gens ont découvert en essayant d'enlever la gomme d'un autocollant ou d'une étiquette de prix d'un produit - ou plus malheureusement, d'une fenêtre de voiture où un enfant était assis. Pouvoir inverser la rigidité à volonté donnerait aux humains plus de contrôle sur leur environnement.

L'augmentation de la durabilité et de la fonctionnalité des adhésifs peut améliorer la vie humaine de multiples façons :en limitant l'exposition aux produits chimiques nocifs, en rendant la guérison plus confortable, et en rendant les produits plus durables et plus recyclables pour préserver les ressources et la planète. Le laboratoire de Wilker travaille à fabriquer des colles à partir de composés biosourcés et même alimentaires.

L'adhésion est un domaine en évolution rapide avec un potentiel énorme. C'est un domaine dans lequel Wilker est un expert reconnu, grâce à un fil égaré de curiosité rencontré dans l'océan.

"Les idées de base de notre laboratoire viennent du temps passé sous l'eau, " a déclaré Wilker. "Je faisais de la plongée sous-marine, vu des coquillages collés aux rochers et pensé, 'Je me demande comment ça marche?' Quand je suis revenu au labo, J'ai été surpris d'apprendre ce qui restait inconnu. Il y a tellement de possibilités et d'applications passionnantes à explorer si nous pouvons tout comprendre."

À la fois professeur de chimie au Collège des sciences et professeur de génie des matériaux, Wilker relie les mondes de la science et de l'ingénierie dans ses efforts pour exploiter le monde naturel pour des solutions innovantes aux problèmes d'adhérence. L'Office of Naval Research et la National Science Foundation l'aident à financer ses recherches.

Wilker a travaillé avec le Purdue Research Foundation Office of Technology Commercialization pour déposer des brevets sur ses adhésifs auprès du U.S. Patent and Trademark Office. Il commence à les rendre disponibles dans le commerce par le biais d'entreprises commerciales, notamment une startup, Moules Polymères Inc.