D22 Essais de décollage contrôlé

Topique

La force d'adhérence d'un insecte ou d'un champignon visqueux peut être quantifiée dans des conditions parfaitement reproductibles grâce à des tests de décollement contrôlés : la fixation préalable de la charge appliquée, de la vitesse de décollement, de l'angle de traction et de l'humidité ambiante garantit la comparabilité de chaque répétition du test. Le montage de l'insecte vivant ou du champignon isolé sur un capteur de force haute résolution permet d'enregistrer la force en fonction du déplacement tout au long du cycle d'approche et de décollement. Deux protocoles de base existent pour ce dispositif de test de décollement contrôlé, explorant la force d'adhérence dans différentes directions : le test de décollement standard, où le capteur tire le champignon verticalement vers le haut et mesure la force maximale nécessaire pour le détacher complètement de la surface, et le test de cisaillement, où le champignon glisse latéralement sur la surface et mesure la résistance du contact à ce glissement.

La relation entre les résultats du test de décollement standard et ceux du test de cisaillement n'est pas indépendante, mais décrite par un coefficient de frottement adhésif spécifique au niveau du contact, qui, chez les champignons visqueux, est généralement supérieur à un. Cela entraîne une augmentation de la force tangentielle s'opposant au glissement latéral, supérieure à la force normale s'opposant à la séparation verticale. Ce comportement est inverse à celui du frottement sec conventionnel entre deux surfaces rigides.

Pour explorer en continu l'ensemble du spectre entre ces deux directions extrêmes – cisaillement pur et séparation normale –, le test de pelage à angle variable, proposé par Kendall, consiste à décoller le champignon de la surface selon un angle de traction variant d'une condition de cisaillement pur à une condition de traction parfaitement normale. À mesure que cet angle de traction augmente, la force de pelage nécessaire au maintien de la séparation augmente également. La manière précise dont cette force de pelage augmente avec l'angle révèle directement l'énergie d'adhésion du contact, une grandeur qui quantifie l'énergie nécessaire pour séparer une unité de surface de contact.

Lorsque le contact entre le champignon et la surface se déforme excessivement, ou lorsque son comportement cesse d'être proportionnel comme dans les cas les plus simples, l'énergie d'adhésion extraite du test de pelage ne suffit plus à décrire la résistance réelle du contact. On utilise plutôt une grandeur plus générale, appelée intégrale J, qui mesure la force d'adhérence du contact indépendamment de la géométrie spécifique du test. Grâce à cet ensemble de tests et aux grandeurs complémentaires associées, la force d'adhérence de l'insecte est caractérisée de manière reproductible dans des conditions contrôlées, ce qui permet de comparer rigoureusement l'adhérence de différentes espèces, de différents champignons et dans différentes conditions environnementales.

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