Technologie : connaissez-vous la bioimitation ?

Une bonne partie de la nanotechnologie, de l'ingénierie et des recherches les plus pointues sur les métamatériaux s'inspirent de l'anatomie des sauterelles, des requins, des vers de terre ou des porcs-épics. Les animaux détiennent la solution à bon nombre de problèmes humains.

Trois des scientifiques les plus éminents dans le domaine des métamatériaux avaient recensé, dans l'édition d'août de la revue Physics World, quelques-unes de ces merveilles de la nature, véritables sources d'inspiration pour les ingénieurs, médecins et techniciens travaillant à la création de nouveaux matériaux dotés de propriétés presque impensables.

Depuis le très repoussant gecko jusqu'à l'huître nacrée, en passant par le concombre de mer, la liste des animaux dotés d'habiletés ou particularités utiles aux différentes branches de la nanotechnologie ne cesse d'augmenter. De fait, les progrès effectués dans ce que l’on appelle « la bioimitation » vont de pair avec les avancées dans le domaine du nano (le milliardième d’un objet ou d’un être).

Des rubans adhésifs inspirés des lézards


Sans les progrès effectués dans le domaine du nano, nous en serions encore à penser que les gekkonidae, une famille de geckos, sont pourvus de ventouses leur permettant de se coller aux parois les plus verticales, même vitrifiées.

En réalité, si l'on observe leurs pattes au microscope, on peut remarquer une série de fibres velues organisées selon un schéma bien défini, avec des fibres encore plus petites à l'intérieur de chacune d'entre elles. Grâce à ce mécanisme, le gecko a à sa disposition un système d'attraction-répulsion entre molécules connu sous le nom de "force de Van der Waals". Si l'on ajoute à cette capacité le procédé d'interaction hydrostatique, l'on peut comprendre que des dizaines de scientifiques se soient penchés sur le cas de ce petit lézard afin de créer des rubans adhésifs capables d'être collés et décollés sans perdre leur adhérence.

Gustave Eiffel ne pouvait le savoir mais les 320 mètres de fer qu'il a assemblés à l'occasion de l'Exposition universelle de 1889 suivent un schéma que l'on peut trouver aussi dans les os poreux des vertébrés. Leur structure offre tout à la fois résistance et légèreté. Ils suivent un système que l'on appelle, en architecture et en ingénierie, "organisation hiérarchique", du fait de leur schéma répétitif de structures.

Ce principe d'assembler de petites poutres pour en fabriquer de plus grandes et créer un deuxième ou troisième niveau de structures explique la résistance dans le temps de la Tour Eiffel, qui n'était en principe qu'une installation éphémère. Si l'on démontait et fondait l'intégralité du fer de la Tour pour le déposer sur une surface équivalente à sa base, le tas formé ne s'élèverait pas à plus de six centimètres du sol.

Cette sorte de résistance légère apparaît aussi dans la nacre que les huîtres transforment en perles. Il est possible de voir au microscope que la perle mère est formée de minuscules briques de carbone calcaire collées les unes aux autres par une quantité infime de matière organique. Sa résistance aux chocs est 3000 fois supérieure à celle du carbone calcaire pur simplement grâce à son organisation hiérarchique. Aujourd'hui, les chercheurs essaient d'appliquer ces propriétés à l'élaboration de céramiques servant à recouvrir les avions et les navettes spatiales.

Il ne s'agit que de trois exemples des merveilles de la nature pouvant servir à l'homme. En voici quelques uns de plus: