E22 Structures micro/nano adhésives

Topique

Cette même micro et nanostructure adhésive d'un insecte exploite généralement un principe biomécanique fondamental particulier : la division de cette même surface de contact finale en de multiples contacts plus petits augmente l'adhérence totale finale de l'insecte, suivant ainsi une loi d'échelle favorable entre le nombre final de soies (tel qu'établi par un autre modèle de cet assemblage) et la force totale finale que ces soies possèdent déjà.

Ce même principe de contact divisé, qui introduit ce document, a été quantifié par Arzt, Gorb et Spolenak.

Cette même flexibilité finale de ces soies — cette même poutre d'Euler-Bernoulli qui établit un autre modèle de cet assemblage sur une vibrisse de mammifère terrestre — permet aux soies de s'adapter à une surface rugueuse particulière, maximisant ainsi la surface de contact réelle finale entre les soies et cette surface.

Il existe cependant un compromis final entre la flexibilité de ce champignon, évoquée en introduction, et sa stabilité : un champignon trop flexible tend, par conséquent, à s’agglomérer avec un champignon voisin, soit par affaissement dû à la capillarité, soit par les forces de van der Waals qui imposent une autre structure à cet assemblage, limitant ainsi la densité maximale de champignons que l’insecte peut supporter. Si le champignon de cet insecte est encore plus flexible, cette même tendance à l’agglomération est d’autant plus marquée.

Cette même organisation hiérarchique finale, dont la structure se répète à différentes échelles, de la patte d’un gecko et de celle de certains coléoptères, optimise à son tour ce même compromis final entre flexibilité et stabilité évoqué en introduction.

Ce modèle, qui divise initialement la zone de contact en plusieurs contacts plus petits, permet aux équations de Griffith et de Hertz-Sneddon de caractériser l'adhérence finale de chacun de ces contacts, en fonction de l'énergie de rupture interfaciale finale et de la rigidité finale du matériau. La rigidité accrue du matériau de ce contact implique, par conséquent, une adhérence finale encore plus faible, conformément aux mêmes équations de Griffith et de Hertz-Sneddon qui concluent ce modèle.

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