« scrute la nature, c’est là qu’est ton futur »

Comme l’écrivait il y a 500 ans, Léonard de Vinci «  scrute la nature, c’est là qu’est ton futur ». C’est à partir de ce précepte qu’est née la bio-inspiration et le Toscan est l’un des premiers à s’être inspiré des êtres vivants pour concevoir des ma-chines.

On regroupe sous le terme de biomimétisme, toutes les ingénieries inspirées du vivant. D’où également, la qualification de bio-inspiration. Il s’agit ainsi non pas de copier mais bien de s’inspirer des solutions inventées par la nature, et sélectionnées au cours de milliards d’années d’évolution, pour répondre à une problématique qui se pose à notre société humaine. Le tout avec des coûts environnementaux et énergétiques bien moindre que ceux proposés par d’autres types d’ingénieries.

Le biomimétisme, un potentiel immense

Le milieu terrestre regorge d’écosystèmes qui peuvent être inspirants. Le milieu marin, dont la biodiversité est plus pauvre mais dont les espèces sont bien plus spécialisées, pourrait receler les idées les plus intéressantes.

Le biomimétisme, une démarche interdisciplinaire

La démarche biomimétique est par nature interdisciplinaire. Le point de départ est donné par la recherche fondamentale qui observe, analyse et modélise le vivant. Les modèles biologiques les plus intéressants sont ensuite saisis par les sciences de l’ingénieur qui les traduisent en concepts techniques. Les entrepreneurs enfin, s’en emparent et passent au développement industriel.

Le velcro est l’un des exemples les plus connus de biomimétisme.

Inventé en 1948 par Georges Mestral, le scratch est inspiré de la plante de la bardane. Grâce à une promenade en foret avec son chien, il remarqua des petites boules dans les poils de son chien ainsi que sur ces vêtements, c’était en réalité les fruits de la plante de la bardane. Il les étudia puis trouva en elle une nouvelle invention, c’est ainsi que le Velcro fut créé.

La bardane était déjà très utilisée au Moyen Âge pour sa vertu contre les problèmes de peau. Elle a également était utiliser contre les problèmes d’asthme, les crachements de sang, la lèpre, la gale les douleurs rhumatismales ou encore contre la teigne.

Au 1 er siècle, Columelle découvre l’efficacité de la bardane contre les morsures de serpents, Dioscoride contre les ulcères. Plus tard, on dit alors qu’elle est diurétique, dépurative dans les problèmes cutanés, sudorifique et hémostatique. La légende dit que le roi Henri III a était guérie de la syphilis grâce aux soins prodigués à base de bardane. Dans la médecine asiatique, la bardane peut permettre de soigner les infections des voies respiratoires,les manifestations articulaires douloureuses et les abcès.

Georges Mestral s’est inspiré du rôle protecteur des bractées pour créer le scratch.

La zoochorie est le mode qu’utilisent les graines pour ce disperser dans les poils des animaux et ainsi aller dans un autre milieu. Cette technique permet de faire franchir de grandes distances aux graines. Cela permet à l’espèce de faire une extension et une diversification de son patrimoine génétique.

Composition du Velcro et principe :

Le scratch peut aussi être appelé velcro, le Velcro est le nom de la marque qui a fait ces débuts dans la commercialisation du scratch, il devient le nom pour caractériser ce système d’attache.

Si l’on tire sur l’une des bandes, les liens entre les deux se défont, les crochets et les boucles reprennent leur forme initiale et l’on peut ainsi répéter l’opération autant de fois qu’on le souhaite. Même si au bout d’un certain temps l’efficacité du velcro va diminuer.

Le terme de « velcro » vient de « velours » et « crochets », le velcro est composé de deux bandes de nylons, l’une est composée de petits crochets en plastique en forme d’hameçons, l’autre est constituée de petites boules de plastique. Le système est simple ; lorsque les deux bandes sont en contact, les crochets s’arriment aux boucles, ce qui maintient les deux bandes ensemble.

Le velcro peut être utilisé dans beaucoup de domaines, et pour différents types de marchés, il peut être utilisé dans le domaine de l’automobile, le secteur industriel, ou encore dans grand public. Les modèles d’auto-agrippant change en fonction du domaine car ils nécessitent des résistances différentes,en effet, la résistance d’un velcro utilisé dans l’automobile sera plus résistant que celui utilisé pour les chaussures par exemple.

La résistance du scratch est principalement liée à la forme de ces crochets. Le scratch est capable de tenir beaucoup de temps et de cycle celons ca matière, il peut aussi résister à différents environnement, il est en effet résistant au UV, au feu, mais aussi à des milieux sous hautes températures.

L’autre forme utilisée souvent dans le domaine de l’automobile, est conseillé pour des utilisations nécessitant un accrochage puissant. Les autres éléments liés à la résistance du produit sont la densité, la forme et la matière des filaments qui constitue les boucles.

La solidité de la fixation du scratch dépend aussi de la qualité de l’adhérence entre les deux bandes. Si cette fixation sert à lier deux surfaces rigides, le lien est très solide car la force de séparation exercée est répartie sur tous les crochets.

Mais, toute force comprimant les deux pièces est appliquée à toute la surface, cette force augmente alors le nombre de couples boucle/crochet. Les vibrations provoquées par des environnements externes peuvent aussi permettre à des pièces rigides de renforcer leurs liens.

Définition force de contact :Une force de contact est une force qui caractérise une interaction de contact entre deux pièces matériels.

Prenons l’exemple d’un objet poser sur une table. Au microscope nous voyons qu’il y a une interaction entre les molécule de l’objet et les molécules de la table qui sont en « contact . Nous remarquons alors une réaction de type électrostatique.

Pour déplacer un objet mobile, il faut exercer une certaine force dans le sens du déplacement souhaité : on parle alors de frottement . On dit qu’il y a absence de frottement si la réaction est normale au support (Rt=0 ).

Quand une ou les deux pièces sont flexibles, par exemple une fermeture de poche, les deux parties peuvent être séparées par l’action d’une force appliquée à un nombre relativement faible de crochets à la fois. Si une pièce flexible est enlever parallèlement au plan de la surface d’accroche, la force est aussi bien répartie qu’avec des surfaces rigides. Il y a deux moyens de maximiser la force d’adhérence entre une ou plusieurs pièces flexibles :

– En augmentant la surface de liaison

- Mais aussi en vérifient que la force sera appliquée parallèlement au plan de la surface d’accroche. Par exemple, les scratchs des chaussures peuvent résister à une grande force avec une faible surface de contact.

Depuis longtemps, l’homme s’inspire de la nature pour créer toute chose utile comme nous l’avons vu avec le scratch. La super-hydrophobie est l’un de ces nombreux exemples, comme pour le cas du martin –pêcheurs qui a inspirer un train aérodynamique japonais. Aujourd’hui, des ingénieurs et scientifiques ont déjà créent des produits innovants comme la peinture autonettoyante, des vêtements « intachables », ou des pare-brises intelligents. Demain, l’Homme pourra mettre au point des routes hydrophobes pour limiter le risque d’accident de la route. Par ailleurs, après avoir fait des recherches, ils ont découvert que certain de ces produits peuvent être polluant ou encore toxiques, et que l’hydrophobicité de certains matériaux pouvait faiblir a cause une utilisation trop régulière.

Publié en 2016 par Alexandre.G, Héloïse.B et Manière.M sur biomimetisme en 2016

Pour en savoir plus :

– Laure Manaudou teste la combinaison d’Arena en "peau de requin"en juillet 2008
– Les fleurs de bardane inspirent le velcro, c’est un bel exemple de biomimétisme en 2016
– Le bec du martin pécheur solution pour le Shinkansen
– Prix de l’entrepreneur EY. Avec les vers marins, Hemarina révolutionne la médecine le 19 juillet 2018
– Bio-inspiration : S’inspirer du vivant pour penser demain en janvier 2019
– « Entreprendre dans le parc naturel de forêts » le 11 juillet 2019 à Leuglay
– Création d’un 11e parc national dédié à la forêt en Bourgogne Champagne le 07 novembre 2019
– Vos projets par essence le 20 février 2020
– Kalina RASKIN : « Le vivant pour modèle, l’ècologie pour moteur »…le 4 Nov 2020
– Philippe Puydarrieux, directeur du Parc national de forêts le 4 janvier 2021.
– Hemarina, entreprise de Morlaix, a contribué à la première double greffe des membres supérieurs le 10 novembre 2021
– S’Engager dans la Transition Ecologique dans les Territoires le 23 janvier 2021
– Premier séminaire de start-ups Greentech pour le Parc National de forêts le 14 avril 2022.