TPE lycée biomimétisme

Thème : l’Homme et la nature

Problématique :

Comment la nature peut-elle aider au perfectionnement des technologies actuelles et futures ?

Sommaire

Introduction (p.3)

I) Les matériaux (p.4)

a) Le monde a la verticale (gecko) (p.4-6)

b) Améliorer le bêton grâce aux coraux (p.7-8)

II) La médecine (p.9)

a) Bat-spit (salive de chauve-souris) (p.9-10)

b) La crevette médicale (p.11)

III) Les transports, le mouvement (p.12)

a) Merci les requins (p.12-13)

b) Les fruits d’un animal des plus anciens (p.14-15)

c) Le martin-pêcheur supersonique (p.16)

Conclusion (p.17)

Lexique (p.18)

Sources d’informations (p.19)

Synthèses personnelles (p.20-23)

Introduction

L’homme a commencé à s’affranchir de la nature depuis qu’il a commencé à cultiver la terre, il y a bien longtemps. Aujourd’hui l’homme ne dépend presque plus d’elle. Il n’utilise plus seulement la nature pour vivre mais aussi pour évoluer et améliorer les technologies. Léonard de Vinci fut l’un des premiers hommes à voir la nature de cette façon (par exemple, il s’inspirait de l’oiseau pour ses machines volantes). Ainsi est né le biomimétisme.

Biomimétisme vient du de grec ancien bio qui veut dire vie et mimesis qui veut dire imiter, autrement dit, c’est la science qui s’inspire de la nature pour faire avancer les technologies afin d’obtenir des progrès plus économiques et plus écologiques. Ce terme a été inventé par Otto Schmitt (universitaire et inventeur américain, né en 1913 et mort en 1998) pour décrire le transfert des idées de la biologie à la technologie.

I) Les matériaux

a) Le monde à la verticale (gecko)

Le « gecko » est un terme général désignant les reptiles de la famille « gekkonidae », soit un regroupement d’environ 830 espèces de lézards…

L’un des rêves de l’Homme après celui de pouvoir voler n’est-il pas celui de pouvoir coller aux murs ? Ici les scientifiques cherchent à recréer les propriétés physiques et chimiques des geckos, ces lézards capables de courir sur les murs ou les plafonds. En effet, les pattes de gecko sont recouvertes de lamelles, elles mêmes recouvertes de poils microscopiques appelés « setaes » qui sont eux-mêmes terminés par une centaine de poils plus fins appelés « spatulaes », pour avoir une plus grande surface de contact avec n'importe quelle paroi sur laquelle le gecko peut adhérer.

Pour coller à n’importe quelle paroi, le gecko utilise les forces de Van der Waals :

La force de Van der Waals est une interaction électrique d’intensité faible entre atomes et/ou molécules. Si une surface est chargée négativement, les pattes du gecko se chargeront positivement, et inversement si la surface est chargée positivement. Les électrons d’un atome, ou d’une molécule, circulent sans arrêt à l’intérieur, et il vient un moment où les électrons se retrouvent sur un coté de l’atome mais pas de l’autre, ce qui créer une différence de charges dans l’atome, qui devient polaire.

Le gecko pose ses pattes à une fréquence d’environ vingt fois par seconde quand il court, or, si ses pattes se collent avec une telle force, comment peut-il y arriver ? C’est le principe de Van der Waals encore une fois, tout est une question de vitesse des forces, c’est une sorte d’inversion du phénomène, sur une surface chargée positivement, les pattes se chargent positivement aussi et donc les deux se repoussent.

Aujourd’hui, les chercheurs essayent encore de reproduire les propriétés adhésives du gecko, le premier ruban adhésif inspiré par le gecko fut élaboré par une équipe de chercheurs britanniques de Manchester, mais il reste un défaut majeur à cette création, les poils de polyamide se couchent et se cassent trop rapidement, réduisant fortement le pouvoir adhésif. Une équipe de chercheurs californienne a cependant amélioré l’effet adhésif en remplaçant le polyamide par du polypropylène, plus résistant et s’usant beaucoup moins vite.

La DARPA (Défense Advanced Research Projects Agency), qui a pour projet de créer un soldat capable d’escalader un mur en un minimum de temps, travaille elle aussi sur le projet. En outre, les résultats commencent à faire effet ; avec 100cm² de ruban adhésif issus de ces recherches, on peut supporter des centaines de kilogrammes.

b) Améliorer le béton grâce aux coraux

Déjà expliquons ce qu’est le pascal : le pascal est l’unité de la pression, de symbole Pa, il est égal a un Newton par mètre carré (Pa=N/m²).

Le corail est composé de petits animaux appelés polypes qui sont tous attachés à un squelette composé de carbonate de calcium. Chaque polype synthétise le carbonate de calcium à partir des minéraux qu’il trouve dans la mer.

Aujourd’hui, les scientifiques s’inspirent du corail pour la fabrication du béton parce que le squelette de corail résiste à des pressions de l’ordre de 12 à 80 mégapascals selon les espèces et a une durée de vie de 800 ans tandis que le béton actuel ne résiste qu’à des pressions de 60 mégapascals pour une durée de vie d’environ 100 ans. De plus, la fabrication du béton représente 5 à 10 % du CO2 rejeté par l’homme ; la fabrication du ciment (principal ingrédient du béton)

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