Nombre d’entre vous ont déjà rêvé de devenir un jour Spiderman (non?), ou du moins, de voir apparaitre un tel spécimen parmi nous ! D’ailleurs, comment pourrait-on augmenter un être humain afin que son corps puisse posséder la capacité d’adhérence d’une araignée ou d’un gecko ? Avec des gants et chaussures spéciales penseront certains tandis que les plus rêveurs imagineront une mutation génétique programmée par des scientifiques mentalement atteints.

Pour le moment, chers gens, il en va de rester réalistes et de considérer les technologies actuelles. D’ailleurs, c’est le but de notre section sci-fi science ! Nous allons donc répondre à vos interrogations sur le sujet en développant brièvement le problème et en y répondant de la manière la plus scientifique et réaliste possible. C’est parti !

Un besoin : adhérer comme une araignée

Notre futur Spidy à bien évidemment besoin de posséder, comme nos amies les araignées, quelques surfaces adhérentes. En d’autres termes, d’appendices recouvertes de nano-poils, afin de contrer les lois de la gravité. Pour se faire, nous pouvons imaginer des gants, des chaussures, des genouillères, peu importe ! Tout ce qui pourra créer suffisamment d’adhérence afin de se déplacer sur une surface verticale.

Cependant, le compromis principal est que cet élément devra justement être limité en adhérence ! En effet, si celui-ci colle littéralement notre Spidy à son premier building à la manière d’une soudure, il sera très difficile d’avancer… Il faut donc pouvoir adhérer de la même manière qu’une araignée. C’est à dire, suffisamment pour ne pas tomber du haut de l’Empire State Building lors d’une escapade nocturne, et pas trop non plus afin de permettre une ascension d’au moins quelques mètres sans être abattus par les efforts physiques à chaque décollement de main ou de pied…

Nous aurions donc besoin de gants et de chaussures incluant une surface spécialement conçue afin de permettre une adhérence similaire à celle de certains animaux ou insectes. Tiens, en voilà une bonne idée ! Pourquoi pas s’inspirer d’un animal afin de développer une technologie telle ? Chers lecteurs, sachez que ce genre de recherches ont donné naissance à un nouveau domaine scientifique, spécialisé dans l’ingénierie inspirée du vivant, le biomimétisme.

Une solution, le gecko

Pour rester brefs, nous aurions donc besoin d’éléments inspirés des propriétés d’un animal, si possible le plus proche possible de l’homme (au niveau des caractéristiques). Un animal répond particulièrement à ce besoin, le gecko ! Pourquoi ? Premièrement, car il s’agit justement d’un sujet de recherche abordé par une équipe de chercheurs de l’université de Berkeley en Californie, spécialisée dans les systèmes biomimétiques. Deuxièmement, car la surface adhésive de cet animal est particulièrement performante et surtout, l’animal est, au niveau de ses caractéristiques, plus proche de homme que l’est l’araignée (comme nous, il n’a que 4 pattes pour se hisser !). Pour en revenir aux faits, cette équipe de scientifiques aurait, au terme de ses recherches sur le gecko, réussi à inventer une surface nano-technologique caoutchouteuse possédant des nano-poils similaires à ceux du spécimen en question. Cette surface est composée de microfibres de polypropylène (voir ci-dessous).

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Vue latérale des microfibres de polypropylène. Chaque fibre fait entre 15 et 20 micromètres de long pour un diamètre de 0,6 micromètre. Crédits : Jongho Lee/Université de Californie, Berkeley

Les propriétés adhésives de cette surface sont impressionnantes et très similaires à son modèle naturel puisqu’elles comportent, comme ce dernier, des millions de nano-poils synthétiques à surface égale (le gecko compte un million de ces mêmes nano-poils au bout de chaque orteil) !

Alors qu’attendons-nous ?! Il ne reste plus qu’à fabriquer des gants, des chaussures, des genouillères et coudières pour notre homme araignée et le tour est joué ! En fait, ce n’est pas si simple, et voici pourquoi…

On vous explique pourquoi

Une équipe de chercheurs de l’université de Cambridge ayant publié une étude le 18 janvier dans les comptes rendus de l’Académie américaine des sciences s’était penchée sur le fait de pouvoir adhérer à une surface comme le font ces animaux et insectes, principalement sur l’équivalent humain qui permettrait de telles prouesses. Les conclusions ont été assez rapides pour les raisons suivantes.

En étudiant l’adhérence de quelques animaux et insectes, 225 en tout, l’équipe aurait relevé qu’au niveau de l’évolution, de telles espèces animales ont tendance à peser moins pour une surface de corps équivalente. Ils ont également pu confirmer que le gecko, grâce à son million de nano-poils à chaque orteil, est l’animal le plus lourd capable d’accomplir de telles prouesses. Le rapport surface adhérente/poids de corps en est la cause.

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Comparaison de la structure de surface adhérente selon l’insecte ou l’animal. Crédits : University of Cambridge

Par exemple, compte tenu de son poids plume, l’araignée n’a besoin que de 0,92% de surface adhérente afin d’accomplir de tels exploits. Le gecko quant à lui à besoin de 4,2 % de surface en raison de son poids plus important (100g en moyenne). Voyez-vous le problème arriver ? Et oui, la surface adhérente nécessaire augmente de manière proportionnelle au poids et ce, non de manière linéaire, mais plutôt exponentielle ! Pour le démontrer, voici quelques comparaisons par poids :

  • Araignée :      < 1 gramme –> surface nécessaire : 0.92 %
  • Grenouille :   10g –> surface nécessaire : 2 %
  • Gecko :           100g –> surface nécessaire : 4,2 %
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Comparaison du taux de surface adhérente nécessaire. Crédits : University of Cambridge

Qu’observes-t-on ?

D’abord, il faut savoir que chacun de ces nano-poils établit une liaison intermoléculaire avec la surface, nommée « force de Van Der Waals ».

Malheureusement, une loi de la physique nous rappelle sévèrement que quand la surface s’accroit au carré, le volume, et donc le poids, croît au cube. De ce fait, plus une espèce grandi, plus cette liaison se doit d’être forte.

On se rend alors compte que les insectes sont ceux qui nécessitent le moins de poils adhésifs en raison de leur poids très faible en comparaison à leur taille. Il faut savoir que jusqu’à un poids de un milligramme, un arthropode n’a besoin que d’un dixième de pourcent de son corps recouvert de poils. A partir du gramme déjà, il en faut dix fois plus.

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Comparaison du pourcentage de surface adhérente nécessaire. Crédits : Trust My Science

Par interpolation des résultats, le pourcentage de surface adhésive estimée nécessaire pour un homme de poids moyen (80kg) serait de…40% ! D’ailleurs, s’il on devait s’équiper d’une prothèse adhésive pour une seule des surfaces de notre corps, cela représenterait donc 80% de surface à couvrir ! A titre de comparaison, l’équipe de chercheurs à imaginé une solution, chausser du 145 !

Et oui, malheureusement, nous devons par conséquent tristement admettre la réalité, qui nous dit cruellement et très clairement que notre Spidy restera classé dans la catégorie science-fiction…Un conseil, ne le faites surtout pas savoir à votre enfant de 6 ans dans le cas où il serait un peu fan de l’homme araignée, à moins qu’il ne chausse déjà du 45…

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