L'adhésif inspiré de la pieuvre permet une saisie et une libération précises des objets sous-marins

Virginia Tech University, Blacksburg, Virginie

Chanhong Lee, étudiant diplômé, teste la ventouse inspirée de la pieuvre en laboratoire. (Image :Alex Parrish pour Virginia Tech)

Utiliser des mécanismes inspirés de la nature pour créer de nouvelles innovations technologiques est la signature d'une équipe de recherche de Virginia Tech. Le groupe dirigé par le professeur agrégé Michael Bartlett a créé un adhésif inspiré de la forme des ventouses de poulpe, qui peut rapidement saisir et libérer de manière contrôlée des objets sous-marins difficiles.

Avoir la capacité de saisir et de libérer ces objets sous-marins comme des roches lourdes, des petits coquillages, des perles molles et d’autres débris pourrait être un outil puissant pour le sauvetage sous-marin et même pour les opérations de sauvetage. Leurs résultats ont été publiés dans Advanced Science .

Ce travail a été réalisé avec les chercheurs de premier cycle Austin Via, Aldo Heredia et Daniel Adjei de Virginia Tech. Chanhong Lee, assistant de recherche diplômé, a été le premier auteur de l'article, faisant état d'une recherche soutenue par la National Science Foundation dans le cadre du programme Designing Materials to Revolutionize and Engineer our Future.

"Je suis fasciné par la façon dont une pieuvre peut en un instant tenir fermement quelque chose, puis le relâcher instantanément. Elle le fait sous l'eau, sur des objets rugueux, courbés et irréguliers - c'est tout un exploit", a déclaré Bartlett.

Pour surmonter ce défi de longue date, Bartlett et son équipe se sont tournés vers la forme de la pieuvre. Plus précisément, ils ont examiné la structure externe de la ventouse de la pieuvre, appelée infundibulum. Cela a inspiré les chercheurs à créer un adhésif qui utilise une tige élastique incurvée avec une membrane active et déformable qui change de forme pour une adhésion multi-surfaces.

La tige incurvée s'attache aux courbures à grande échelle tout en augmentant l'adaptabilité aux rugosités à petite échelle. Ces mécanismes fonctionnent en synergie pour améliorer l'adhésion sur plusieurs échelles de longueur.

Cela a abouti à des adhésifs inspirés des poulpes qui sont 1 000 fois plus résistants lorsqu’ils sont activés par rapport à l’état à démoulage facile. Il est important de noter que ce changement se produit en une fraction de seconde, soit environ 30 millisecondes. Les adhésifs inspirés du poulpe atteignent désormais une résistance de fixation élevée sur diverses surfaces, notamment des objets rugueux, incurvés et irréguliers, ainsi que dans différents fluides. Avec ce nouvel outil, un plongeur pourrait tenir un objet glissant sans appliquer une pression excessive, et être également capable de l'arracher rapidement avec une commutation rapide.

Parce que les drageons de poulpe sont constitués de tissus vivants, ils se déforment, se dilatent et se contractent pour s'adapter à la tâche à laquelle ils s'approchent. Cela donne à l'animal non seulement une adhérence plus forte, mais aussi une polyvalence lui permettant d'adapter sa prise lorsqu'il trouve des objets lisses ou rugueux, anguleux ou plats.

Grâce au nouvel adhésif inspiré du poulpe, les membres de l'équipe de recherche peuvent ramasser, maintenir et libérer un large éventail d'objets sous-marins difficiles, y compris des matériaux souples et rigides, plats, rugueux et même courbés.

Cette capacité a été démontrée par la construction d’un cairn sous-marin, un tas de roches sous-marines soigneusement construit. Ici, les roches ont des tailles, des formes et des rugosités de surface différentes et doivent être ramassées mais aussi relâchées avec précision pour maintenir l'équilibre de la structure. En même temps, ils peuvent également saisir et libérer facilement des perles molles ressemblant à de la gelée.

"Ces types de manipulations sont effectués par une pieuvre lorsqu'elle dispose des objets autour de sa tanière", a déclaré Lee. "Cette démonstration met en évidence la capacité de l'adhésif inspiré du poulpe à manipuler avec précision des objets sous-marins difficiles."

Les matériaux présentent également une fixation fiable sur plusieurs cycles et sur une période de temps prolongée. Dans une expérience, la force de fixation est restée constante pendant 100 cycles. Lors d'un autre test, l'équipe a maintenu une roche rugueuse et courbée pendant plus de sept jours sous l'eau, puis l'a relâchée à la demande. Particulièrement dans les applications de récupération où la détention d'un objet pendant une période prolongée, cela peut être critique.

Pour plus d'informations, contactez Margaret Ashburn à Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer Javascript pour le visualiser..