Adhésifs naturels

2008/02/01 Kortabitarte Egiguren, Irati - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

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Le premier brevet britannique sur un adhésif naturel a eu lieu en 1750. C'était un adhésif du poisson. Depuis lors, le caoutchouc naturel, les os de certains animaux, le poisson, l'amidon et les protéines de lait ont été utilisés pour breveter des adhésifs naturels, entre autres.

Sans aucun doute, le monde des adhésifs est une question ancestrale. Les Romains, par exemple, utilisaient la brume extraite du bois des pins et la cire des abeilles, entre autres, pour construire des bateaux - la cire des abeilles est encore utilisée comme adhésif. Les Aztèques, quant à eux, mélangeaient le sang de quelques animaux avec l'argile et l'utilisaient pour unir les pierres des bâtiments, et plusieurs de ces bâtiments restent debout.

Ces adhésifs d'origine animale sont plus puissants que beaucoup des adhésifs actuels et sont utilisés dans la restauration du bois et dans la menuiserie, entre autres. Une fois dorés dans l'eau et chauffés dans le bain Maria, ils sont utilisés à chaud et prennent forme de gel lors du refroidissement.

Ils sont caractérisés par leur degré d'adhérence et d'élasticité. Dans tous les cas, ils nécessitent une concentration minimale pour éviter les tensions ou les tractions dans les matériaux adhérents. Les adhésifs à base de collagène osseux, albumine sanguine et protéine de caséine de lait sont probablement les plus utilisés sont les adhésifs d'origine animale.

Parmi les adhésifs d'origine végétale, les plus courants sont les amidons et les dextrines provenant du maïs, du blé, de la pomme de terre et du riz. Ils sont utilisés pour coller du papier, du bois et des textiles. Ces adhésifs à base d'amidon ont été utilisés pendant des milliers d'années. L'amidon n'est pas vraiment un adhésif, mais quand il fait bouillir dans l'eau ses granules gonflent et deviennent visqueux. C'est ce qui lui confère la capacité de coller. D'autre part, le caoutchouc arabe, l'agar et l'algue, entre autres, pourraient être utilisés pour coller les joints des enveloppes lorsqu'ils sont humides. Les adhésifs en cellulose sont utilisés pour coller des peaux, des tissus et du papier.

XX. Au XVIIIe siècle, le développement d'adhésifs synthétiques à base de polymères pétroliers a commencé, remplaçant les adhésifs naturels par des adhésifs synthétiques dans de nombreuses applications. Actuellement, ils présentent des rendements et des champs d'application plus élevés que les adhésifs naturels.

Le premier adhésif synthétique a été surpris par plusieurs produits chimiques de la société Eastman-Kodak. L'accident et, en même temps, la découverte est due au cyanoacrylate. Il a été découvert par les chercheurs Coover et Fred Joyner. Alors qu'ils étudiaient dans le laboratoire un polymère résistant à la chaleur, Joyner a mis en place une couche de cyanoacrylate entre deux prismes qui, dès qu'ils le réalisaient, étaient collés entre eux. C'est alors que commença l'histoire des cyanoacrylates ou des adhésifs connus sous le nom de Superglue. Les cyanoacrylates sont les monomères ou les matières premières du polymère d'adhérence. Ces monomères sont rapidement polymérisés par des substances de base. Il pense aussi qu'ils sont rapidement polymérisés avec de l'eau (l'eau est une base faible).

Par conséquent, chaque fois que nous ouvrons le tube de Superglue il suffit que l'humidité ambiante soit polymérisée le monomère et collez deux surfaces quelconque. Vous comprendrez peut-être pourquoi il se polit si vite dans nos mains ou sur vos doigts, non ? L'eau que nous avons dans les mains ou les doigts est suffisante pour commencer la réaction de polymérisation et solidifier le liquide du tube.

Un des adhésifs naturels les plus puissants

Cependant, ne pensez pas que l'adhésif ou d'autres adhésifs synthétiques que nous connaissons aujourd'hui comme Superglue, même synthétiques, sont plus résistants que les adhésifs naturels mentionnés ci-dessus ou ont une plus grande puissance d'adhérence.

Selon une étude, une bactérie qui vit dans les canalisations des rivières, des ruisseaux ou des cours d'eau produit et utilise l'un des adhésifs les plus puissants de la nature afin qu'il puisse être en place.

L'étude, menée par des chercheurs des universités de l'Indiana et Brown des États-Unis, a découvert que la libération de la bactérie Caulobacter crescentus par une pipette de verre nécessite une force de micronewton. En extrapolant cette donnée, on peut dire que c'est une force équivalente à un poids de 4 tonnes sur une pièce d'un euro, qui est environ 70 newtons par millimètre carré. Les adhésifs les plus puissants que nous utilisons dans la société actuelle collent avec une force d'environ 30 newtons par millimètres carrés, ce qui représente moins de la moitié de la force de cet adhésif naturel.

La bactérie Caulobacter crescentus adhère aux pierres et à l'intérieur des tubes à travers une longue et fine patte, sous laquelle se forment des molécules de sucre comme adhésif. Par conséquent, le défi suivant des chercheurs est de produire ce type de sucre en grandes quantités, mais avec la caractéristique que l'adhésif ne colle pas sur les outils de manutention, car sinon il ne pourrait pas être utilisé.

Cette bactérie n'est pas la seule qui produit sa propre queue. Il y a deux ou trois ans, des chercheurs de l'Institut Max Planck ont vu les tarantules dégager une soie adhésive sur les pieds. La découverte a été par hasard: Alors qu'ils enquêtaient sur la locomotion de la tarentule de zèbre du Costa Rica ( Aphonopelma seemanni ), pendant une pause, il a oublié d'éteindre la caméra, car en retournant au travail, ils ont réalisé que la tarentule avait laissé des traces et vu la caméra, ils ont vu que la tarentule avait versé à la soie des pieds.

Apparemment, la tarantique utilise la soie détachée des pieds comme adhésif pour éviter, entre autres, le glissement en montant par le mur.

Imitant la nature

Quelque chose de semblable arrive aux nôtres. Les clés sont connues pour leur capacité à coller, par exemple, ils peuvent être accrochés sur le toit à partir d'un seul pied sans tomber. Récemment, des chercheurs de l'Université de Manchester ont obtenu un nouveau matériau adhésif, après avoir dévoilé le secret des clés et savoir à quoi cette capacité était due. Il semble que la capacité de coller les clés n'importe où est due à des millions de poils que vous avez sur vos pieds.

Dans les matériaux à peau sèche, ces cheveux sont attachés aux molécules du matériau par les forces de Van der Waals. Les surfaces humides sont soutenues par une sorte d'aspiration. Comme il n'y a pas de queues, la peau est complètement nettoyée.

Le matériau obtenu par les chercheurs a également cette caractéristique, c'est à dire, une fois retiré le ruban ne reste aucune trace. En outre, il est plus adhésif que tout autre adhésif. L'inconvénient de ce matériau est qu'il est encore très cher d'être produit au niveau industriel.

En plus des graisses, les moules ont également quelques protéines avec des propriétés adhésives. En fait, les moules produisent une résine plus puissante que tout adhésif commercial actuel : 3,4-L-dihydroxyphénylalanine (DOPA).

Récemment, des chercheurs de l'Université Northwestern des États-Unis ont produit un nouvel adhésif qui combine les propriétés adhésives des deux animaux. Dans ce matériau révolutionnaire, la capacité de se déplacer sur les parois verticales plates et la capacité de coller les moules sur les surfaces humides ont été combinées aux pointes des pieds.

Pour le développement de l'adhésif, une couche de nanolles de silicone a été préparée pour former une couche similaire à celle des pelouses des gens. Ce matériel a pu être collé et relâché sur les murs, comme les clés. Cependant, l'humidité empêchait ce sous-marin. Pour le combattre, les chercheurs ont couvert les extrémités des nangallines avec un polymère synthétique des mêmes caractéristiques que l'acide aminé DOPA produit par les moules, et ont vu que le nouveau produit était capable d'adhérer également aux surfaces humides.

Tous ces adhésifs naturels ont fait l'objet de nombreuses études, dont beaucoup ont contribué au développement d'adhésifs synthétiques. Le but est toujours le même: connecter ceux qui sont séparés.