Module de notions fondamentales - Swiss Nano Cube

Plate-forme éducative sur les micro- et nanotechnologies,
pour les écoles professionnelles, les écoles d'enseignement
secondaire et les établissements supérieurs spécialisés
Module de notions
fondamentales
Information d'accompagnement
Partie 7 - Du nano dans la Nature
Mai 2011
Marianne Dietiker, Stephan Knébel, Christoph Meili

SNC Module de notions fondamentales
Contact:
Die Innovationsgesellschaft St. Gallen
Lerchenfeldstrasse 5, CH-9014 St. Gallen
Tél. +41 (0) 71 274 / 90966
Mail: info@innovationsgesellschaft.ch
www.swissnanocube.ch.
Version de mai 2011
Le présent module a été réalisé par la Société de l'Innovation Saint-Gall dans le cadre du projet
Swiss Nano-Cube. Auteurs: Marianne Dietiker, Stephan Knébel, Christoph Meili.
Illustration de la page titre: Fullerène.
© Swiss Nano-Cube/Avril 2011 www.swissnanocube.ch Contact

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7. Du nano dans la Nature
Souvent les chercheurs et développeurs trouvent dans la Nature des idées innovantes à
intégrer dans de nouveaux produits (mot-clef: la bionique). Les nanotechnologies ont aussi
leurs points contacts avec la Nature. Les deux phénomènes les plus connus dans ce contexte
sont celui du lotuset celui du gecko.
Diapo 28:
Les feuilles de lotus présentent des structures superficielles hydrophobes et extrêmement
rugueuses à l'échelle nanométrique. Une surface rugueuse a l'avantage que l'eau peut perler
sur la surface avant de la quitter. En outre, cette structure rugueuse permet de réduire
fortement la surface de contact avec les impuretés particulaires, de sorte qu'elles ne peuvent
pas adhérer et sont entraînées par les gouttes d'eau. Toutefois, la fabrication artificielle de telles
nanostructures n'est jusqu'à présent pas parvenue à maturité technique. Aujourd'hui sont en
œuvre des revêtements superficiels minces et transparents qui sont hydrophobes et/ou
lipophobes. Les couches sont très faciles à appliquer, par pulvérisation d'un aérosol.
Diapo 29:
Illustration vidéo de l'effet lotus chez la Sté STO qui fabrique la peinture murale Lotusan.
Vidéo sans commentaire vocal mais avec mentions incrustées:
www.youtube.com/watch?v=pzGunZ1-POw
Vous trouverez des informations avancées dans le module «Effet lotus» dans la NanoTeachBox
(téléchargement: www.swissnanocube.ch/nanoteachbox/module)
ou à l'adresse
www.swissnanocube.ch/fileadmin/user_upload/documents/textfiles/themen/Grundlagen/NanoTr
ust_Dossier_Selbstreinigung.pdf
Diapo 30:
Les geckos se promènent sans effort sur les murs et parois lisses comme des miroirs, ils
adhèrent même sur les surfaces des plafonds. Pour y parvenir, ils ont «mis au point» un
dispositif adhérent d'un genre très spécial: d'innombrables et très fins poils garnissent le
dessous de leurs doigts. Chacun de ces poils fait environ 220 nm de diamètre. Ceci permet au
doigt de s'adapter à la rugosité même la plus fine de la surface. Outre cette capacité d'épouser
la forme de la surface, il y a une autre raison faisant que de nombreux poils fins sont meilleurs
qu'une surface cutanée lisse: Ce n'est pas la taille de la surface de contact qui décide de la
force de retenue, mais la circonférence de la surface de contact. Vu qu'une grande surface de
contact est partagée en de multiples petites surfaces, celles en l'occurrence des poils fins, la
circonférence totale augmente et l'adhérence s'améliore!
Ce sont les forces de Van der Waals qui assurent l'adhérence elle-même; ces forces reposent
sur des décalages de charges dans les molécules superficielles. Ceci permet au gecko de se
déplacer sur toutes les surfaces; seul le téflon présente des charges superficielles trop faibles,
donc des forces de Van der Waals trop réduites.
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Diapo 31:
Mais l'établissement du contact entre le doigt pied du gecko et la surface ne constitue que la
moitié du secret de cet animal. D'un côté il faut que le contact soit suffisamment puissant pour
le retenir; de l'autre il faut que le quadrupède puisse supprimer le contact pour se déplacer. Ce
problème, il le résout en «déroulant» ses orteils, un peu comme un ruban adhésif qui se
détache en déroulant. La diapo 4 le représente au moyen d'une illustration qu'il est possible de
télécharger depuis le site www.max-wissen.de.
Le DVD „BIONIK – das Genie der Natur“ (BIONIQUE - Le génie de la Nature) publié par la
chaîne autrichienne ORF (http://shop.orf.at/orf/shop.tmpl?art=3686&lang=DE) aborde ce sujet
pendant 5 minutes et illustre très bien le phénomène de l'adhésion du gecko. Il montre aussi
comment se poursuivent les recherches sur la transposition technique des doigts du gecko.
Des informations avancées figurent également dans le numéro 8/2007 du périodique
TECHMAX (téléchargement: www.max-wissen.de/public/downloads/maxheft5305.pdf)
En outre, la Société Max Planck a publié une unité d'enseignement sur le thème «Adhérer sans
colle - Les astuces du gecko à l'étude» Le fichier PDF www.maxwissen.de/public/downloads/maxheft5305.pdf
contient des feuilles de travail, des informations
d'accompagnement, des diapos ainsi qu'un commentaire didactique et méthodologique.
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