Une colle sous-marine aussi résistante qu’une moule fermement accrochée à son rocher
Inspirés par les balanes et les moules, des chercheurs ont conçu une colle ultra-forte qui fonctionne sous l’eau.
Image d’entête : maquette d’avion assemblée avec la nouvelle colle à base de soie. (Marco Lo Presti/ Université Tufts)
Si vous avez déjà essayé d’arracher une moule ou une balane d’un rocher, vous savez à quel point ils collent. Pour reproduire ce phénomène, des ingénieurs de l’université Tufts, aux États-Unis, ont récolté des protéines de soie de vers à soie et ont fait appel à la chimie pour créer un adhésif semblable à celui des balanes.
Selon Fiorenzo Omenetto de l’université Tufts et directeur du Tufts Silklab :
Le composite que nous avons créé fonctionne non seulement mieux sous l’eau que la plupart des adhésifs disponibles aujourd’hui, mais il atteint cette force avec des quantités de matériau beaucoup plus faibles. Et comme le matériau est fabriqué à partir de sources biologiques extraites et que les produits chimiques sont inoffensifs, tirés de la nature et évitant largement les étapes synthétiques ou l’utilisation de solvants volatils, il pourrait également présenter des avantages en matière de fabrication.
L’équipe s’est concentrée sur les éléments essentiels de l’adhésif des moules pour fabriquer la colle. Celles-ci sécrètent un long filament collant appelé « byssus« , qui forme des polymères qui s’incrustent dans les surfaces et forment des liaisons covalentes fortes, appelées réticulations.
Une moule et son byssus. (Wikimedia)
Les moules ajoutent ensuite un ingrédient spécial, des complexes de fer qui renforcent encore la force de cohésion du byssus.
Les balanes sont un peu différentes, mais elles utilisent toujours ces longs polymères pour se coller aux rochers. Leurs polymères cimentaires se plient en feuilles bêta : une formation plate en zigzag qui se superpose comme du papier et se relie ensuite les unes aux autres par des liaisons hydrogène.
Inspirée par ces adhésifs naturels, l’équipe a utilisé des soies de ver à soie, car elles ont des propriétés et des formes similaires à celles des protéines adhésives des balanes. Ils ont également ajouté de la polydopamine, qui a aidé les soies à se réticuler comme la balane, et du chlorure de fer pour simuler le ciment.
Selon Marco Lo Presti de Tufts, qui a dirigé l’étude :
La combinaison de la fibroïne de soie, de la polydopamine et du fer réunit la même hiérarchie de liaison et de réticulation qui rend ces adhésifs de bernacle et de moule si solides. Nous avons abouti à un adhésif qui, au microscope, ressemble même à son homologue naturel.
Le résultat est plus solide que la plupart des adhésifs commerciaux, ne nécessite que quelques gouttes pour bien fonctionner, et est composé de matériaux entièrement naturels.
Selon Gianluca Farinola de l’université de Tuft et de l’université de Bari Aldo Moro, en Italie, qui a collaboré à l’étude :
La combinaison d’une innocuité probable, d’une utilisation prudente des matériaux et d’une résistance supérieure suggère une utilité potentielle pour de nombreuses applications industrielles et maritimes et pourrait même convenir à des applications grand public telles que la construction de maquettes (image d’entête) et l’utilisation domestique.
L’étude publiée dans Advanced Science : Bioinspired Biomaterial Composite for All-Water-Based High-Performance Adhesives et présentée sur le site de l’Université Tufts : Scientists Make Powerful Underwater Glue Inspired by Barnacles and Mussels.