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L'arbre comme source d’inspiration : le biomimétisme

épisode 1 : les feuilles et leur propriété anti-adhésive

Le scratch.. une matière intrigante avec laquelle tout le monde à déjà joué, en fermant ses chaussures par exemple. Mais qui savait que ce scratch était inspiré de la bardane, et que c’est en détachant cette graine de la fourrure de son chien que George de Mestral décida de créer le fameux velcro ? C’est ça le biomimétisme. C’est s’inspirer de la nature pour en tirer des leçons sans la détruire. Nous observerons aujourd’hui les feuilles de nos amis les arbres. 


S’inspirer des feuilles d’arbres ?

 

Les feuilles des arbres ont une surface à la composition particulière. Qui a déjà vu une feuille d'arbre, sale ? Personne. C'est parce que cette surface empêche les saletés, les insectes ou d'autres nuisibles d'adhérer à la feuille et donc de la détériorer, voire de la détruire. Cette caractéristique a été une grande source d’inspiration pour créer des revêtements antiadhésifs, très utiles dans de nombreux domaines.

 

Qui plus est, tout l'intérêt du biomimétisme réside dans sa capacité à reproduire ce que fait la nature, tout en évitant de la détruire. C'est de l'innovation respectueuse. Or, quoi de plus naturel qu'une feuille d'arbre ? S'inspirer de leur propriété antiadhésive permet par exemple de se passer de l'utilisation de produits nocifs pour la planète. On entre alors dans un cercle vertueux, apprendre de la nature dans un premier temps, puis innover pour la protéger.

 

 

 

Outre leur capacité antiadhésive, les arbres possèdent des mécanismes permettant de maximiser l'efficacité énergétique de leurs feuilles, tels que la photosynthèse. Il est donc possible, en s'inspirant de ces mécanismes, de concevoir des panneaux solaires inspirés de la structure des feuilles, ce qui permettra une meilleure capture de l'énergie solaire.


Et concrètement, qu’est ce que ça donne ?

 

 

 

La société Pilkington a développé un revêtement autonettoyant appelé "Activ". Celui-ci est appliqué sur les fenêtres vitrées et s'inspire des feuilles d'arbres avec leur propriété hydrophobe, ce qui facilite le nettoyage et repousse l'eau. De plus, au contact de ce revêtement, l'eau forme des perles qui roulent sur la surface vitrée et entraînent avec elles toutes les saletés. Cela permet aux vitres de rester constamment propres et empêche l'adhérence des saletés. Ce vitrage, qui est principalement utilisé dans un but d'optimisation et d'esthétique, peut aussi être perçu comme extrêmement utile dans des zones où le nettoyage des vitrages peut être dangereux, par exemple dans des bâtiments et autres structures en hauteur. Au niveau environnemental, cela évite d'avoir recours à des produits de nettoyage chimiques et polluants pour la planète.

Mais tout comme le biomimétisme est utilisé dans un large éventail de domaines, la feuille d'arbre n'inspire pas seulement pour les vitres. En regardant à travers la fenêtre, on peut admirer les étoiles, hors qui aurait cru que la “star wars” lancée par Reagan en 1983 avait été aidée par l’étude des feuilles ? En effet, le Téflon, c'est-à-dire un matériau polymère à base de fluor qui reproduit les propriétés antiadhésives des feuilles, également appelé « effet lotus », a été utilisé dans ce contexte de guerre froide. 

 

Pour envoyer les premiers satellites dans l'espace dans les années 60, il était nécessaire de trouver un matériau résistant aux températures et aux conditions jusqu'alors inconnues de ce milieu. Le Téflon a été choisi pour recouvrir les surfaces externes des satellites, créant ainsi une couche de protection antiadhésive, résistante et durable en évitant l'accumulation de débris. Après avoir conquis l'espace, le Téflon a vu son utilisation se diversifier et arriver jusqu'à nos cuisines, dans nos poêles et casseroles. Cependant, ce matériau est toujours utilisé dans le secteur aéronautique et permet de nous propulser vers de nouvelles découvertes. 

 

Après avoir conquis la Lune puis la Terre, c’est désormais Mars que vise notre matériau inspiré des feuilles !

A suivre ….

Série d'articles sur le biomimétisme rédigés par Clémence Alaux.

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sources :

  • Neinhuis, C., & Barthlott, W. (1997). Characterization and distribution of water-repellent, self-cleaning plant surfaces. Annals of botany, 79(6), 667-677.
  • Vincent, J. F. V., & Bogatyreva, O. A. (2013). Biomimetics: Nature-Based Innovation. CRC Press.
  • Yao, X., Song, Y., Jiang, L., & Wong, T. S. (2011). Bio-Inspired Surfaces with Special Wettability for Advanced Applications. Materials Today, 14(7-8), 334-348.
  • POURQUOI LES FEUILLES SONT-ELLES IMPERMÉABLES?  NOVEMBRE 17, 2020 RHIAN GRUER, right for education

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