Vous avez peut-être vu un enfant jouer avec une plume, ou vous avez peut-être joué avec un vous-même :passer une main le long des barbes d'une plume et regarder la plume se dézipper et se fermer, semblant se ressaisir miraculeusement.

Ce mécanisme de fermeture éclair « magique » pourrait fournir un modèle pour de nouveaux adhésifs et de nouveaux matériaux aérospatiaux, selon les ingénieurs de l'Université de Californie à San Diego. Ils détaillent leurs conclusions dans le numéro du 16 janvier de Avancées scientifiques dans un article intitulé "Mise à l'échelle des ailes et des plumes des oiseaux pour un vol efficace".

Chercheur Tarah Sullivan, qui a obtenu un doctorat. en science des matériaux de la Jacobs School of Engineering de l'UC San Diego, est le premier depuis environ deux décennies à examiner en détail la structure générale des plumes d'oiseaux (sans se concentrer sur une espèce spécifique). Elle a imprimé en 3D des structures qui imitent les plumes, barbes et barbules pour mieux comprendre leurs propriétés, par exemple, comment le dessous d'une plume peut capter l'air pour la portance, tandis que le haut de la plume peut bloquer l'air lorsque la gravité doit prendre le dessus.

Sullivan a découvert que les barbules - les plus petites, les structures en forme de crochet qui relient les barbes des plumes - sont espacées de 8 à 16 micromètres les unes des autres chez tous les oiseaux, du colibri au condor. Ceci suggère que l'espacement est une propriété importante pour le vol.

« La première fois que j'ai vu des barbules à plumes au microscope, j'ai été impressionné par leur conception :complexe, beau et fonctionnel, " dit-elle. " Comme nous avons étudié les plumes de nombreuses espèces, il était étonnant de constater que malgré les énormes différences de taille des oiseaux, l'espacement des barbules était constant."

Sullivan pense que l'étude de la structure girouette-barb-barbule pourrait conduire au développement de nouveaux matériaux pour les applications aérospatiales, et aux nouveaux adhésifs, pensez au Velcro et à ses barbes. Elle a construit des prototypes pour prouver son point de vue, dont elle discutera dans un document de suivi. "Nous pensons que ces structures pourraient servir d'inspiration pour un adhésif unidirectionnel imbriqué ou un matériau avec une perméabilité directionnelle adaptée, " elle a dit.

Sullivan, qui fait partie du groupe de recherche de Marc Meyers, professeur aux départements de nano-ingénierie et de génie mécanique et aérospatial de l'UC San Diego, ont également étudié les os trouvés dans les ailes d'oiseaux. Comme beaucoup de ses prédécesseurs, elle a découvert que l'humérus, l'os long de l'aile, est plus gros que prévu. Mais elle est allée plus loin :en utilisant des équations mécaniques, elle a pu montrer pourquoi. Elle a découvert que parce que la résistance des os d'oiseau est limitée, il ne peut pas augmenter proportionnellement au poids de l'oiseau. Au lieu de cela, il doit croître plus rapidement et être plus gros pour être assez fort pour résister aux forces auxquelles il est soumis en vol. T

C'est ce qu'on appelle l'allométrie, c'est-à-dire la croissance de certaines parties du corps à des rythmes différents de ceux du corps dans son ensemble. Le cerveau humain est allométrique :chez l'enfant, il grandit beaucoup plus vite que le reste du corps. Par contre, le cœur humain se développe proportionnellement au reste du corps - les chercheurs appellent cette isométrie.

"Professeur Eduard Arzt, notre co-auteur de l'Université de la Sarre en Allemagne, est un pilote amateur et est devenu fasciné par le problème des « ailes d'oiseau ». Ensemble, nous avons commencé à faire des analyses allométriques sur eux et le résultat est fascinant, " a déclaré Meyers. "Cela montre que la synergie de scientifiques de différents horizons peut produire une nouvelle compréhension merveilleuse."