Physique des matériaux : l'art de la découpe japonais inspire un ruban adhésif super adhésif
Une bande adhésive, quelle qu'elle soit, qui adhère fortement et se détache facilement. Des chercheurs ont mis au point une telle bande adhésive en utilisant un patron inspiré du kirigami.
Lorsque l'on retire du ruban adhésif d'un paquet, il arrive que le carton se déchire. Ce n'est pas idéal, c'est pourquoi l'équipe de Michael Bartlett de Virginia Tech a mis au point un ruban adhésif qui adhère fortement, mais qui peut aussi être retiré sans problème. Comme l'explique le groupe de travail dans la revue "Nature Materials", il s'est inspiré de l'art de la découpe japonaise, le kirigami. Les spécialistes ont découpé un motif en forme d'écailles dans le ruban adhésif, ce qui a permis de multiplier par 60 la force d'adhérence. En même temps, le ruban adhésif pouvait être retiré d'une surface dans une direction donnée.
Le kirigami consiste à plier et à découper une feuille de papier de manière à créer une image tridimensionnelle. A partir de là, Bartlett et ses collègues ont développé un motif de coupe et l'ont appliqué au laser sur un ruban adhésif. Le motif s'étend sur plusieurs lignes et se compose de formes rectangulaires ressemblant à un "U". Cela signifie que les chercheurs ont découpé trois des quatre côtés de la forme rectangulaire. Si l'on tire sur le ruban adhésif de manière à ce que les côtés du "U" qui ne sont pas entaillés se soulèvent en premier, la bande se détache. Mais dans l'autre sens, il était beaucoup plus difficile de décoller la bande.
Les chercheurs appellent le mécanisme physique derrière ce processus la propagation inverse des fissures, qui est en fait connue dans la mécanique de la rupture. Le ruban adhésif se détache en formant des fissures dans l'adhésif. Mais dès que l'on arrive au patron en le décollant, les forces se concentrent sur les bandes étroites entre les formes en U. Là, elles sont finalement capturées sur les côtés non coupés du "U". Résultat : le sens de propagation des fissures s'inverse - le ruban adhésif adhère encore plus fortement.
Le type de ruban utilisé par les scientifiques n'a pas eu d'incidence sur le résultat - à chaque fois, le motif de coupe a augmenté la force d'adhérence, rapportent-ils. De plus, il fonctionne sur des surfaces de différents matériaux, dans des conditions sèches et humides. Selon les experts, il est également important de noter qu'ils n'ont pas eu à modifier le matériau ni sa composition chimique. Le patron seul aurait multiplié par 60 la force d'adhérence.
Pour un essai, les chercheurs ont ensuite fermé un paquet avec leur ruban adhésif Kirigami et un autre avec des bandes adhésives normales. Ils ont ensuite fait tomber des briques sur les paquets. Le carton collé normalement s'est effondré la deuxième fois, l'autre a résisté même après la cinquième fois. "Nous pouvons utiliser du ruban adhésif normal et le renforcer en fonction des besoins", souligne Chanhong Lee de Virginia Techdans un communiqué de presse. "Mais en même temps, il est possible de le détacher. C'est très utile pour les emballages qui sont aussi réutilisables, et cela peut jouer un rôle dans la durabilité."
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Photo de couverture : Alex Parrish / Virginia Tech
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