Biomimétisme : les ailes de coccinelles inspirent les ingénieurs !
Les ailes de coccinelles représentent un modèle pour le pliage de structures complexes en formes compactes, et pourraient à ce titre inspirer les ingénieurs. Une équipe de bio-mécaniciens de l'Université de Tokyo a réussi à percer le secret de leur mode de pliage, en utilisant des techniques de pointe.
Les ailes des coccinelles fournissent un nouveau modèle de structure compacte déployable et ultra résistante. Voilà la conclusion à laquelle est arrivée une équipe des bio-mécaniciens de l’Institut des sciences industrielles de l’Université de Tokyo.
« Les techniques de pliage des structures de grande taille en formes compactes sont nécessaires pour une multitude d'applications d'ingénierie comme les structures déployables dans l'espace, les dispositifs médicaux ou encore de nombreux articles d’usage courant », précise Kazuya Saito, premier auteur de la publication scientifique relatant les résultats de ces travaux, récemment parue dans la revue à comité de lecture Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Le plus des ailes des coccinelles ? Dissimulées sous les élytres rigides du coléoptère, elles sont suffisamment déformables pour être pliées de façon ultra compacte et néanmoins assez rigides en vol. Impossible à observer, car réalisée élytre fermée, la séquence de pliage restait mystérieuse. Pour percer ce secret, les scientifiques ont transplanté sur une coccinelle un élytre transparent en lieu et place du classique rouge à points noirs, afin de pouvoir filmer en caméra ultra-rapide le processus de pliage/dépliage. Un scan 3D par micro-tomographie complète l’étude et permet l’obtention d’un modèle 3D du patron de pliage et des éléments de structure alaires.
« Je m'attendais à ce que les veines aient une forme complexe avec de nombreuses articulations, mais les coccinelles utilisent finalement une structure très simple et très efficace », s’étonne Kazuya Saito. Deux veines structurantes, présentes à la base de l’aile, agissent comme des lames ressort : lors du pliage, elles se déforment sous les élytres et stockent de l’énergie élastique qui permettra, lors du prochain envol, le déploiement rapide et la rigidité en vol. En complément, outre les mouvements abdominaux mentionnés dans les études précédentes, les surfaces internes des élytres jouent un rôle facilitant le pliage aux motifs complexes des ailes, décrypté par les chercheurs.
« Les caractéristiques du modèle révélé par les ailes de la coccinelle pourraient fournir une méthode de conception innovante, permettant la conjugaison de la stabilité structurelle et de la déformabilité, et pourrait donc avoir un impact considérable en ingénierie », conclut le chercheur.
Alexandra Pihen
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