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Rupture en cisaillement et frottement d’adhésifs biomimétiques

En collaboration avec M. Sitti (Univ. Carnegie Mellon) et N. Pugno (Univ. Trento), nous avons étudié la rupture sous cisaillement et le frottement d’adhésifs bio-mimétiques constitués de réseaux de micro-fibrilles d’élastomère terminées par des spatules (’mushroom tips’). Par des observations microscopiques in-situ de contacts formés entre l’adhésif et une lentille de verre, nous avons mis en évidence deux mécanismes successifs lors de la rupture en cisaillement : (i) la cavitation puis le pelage des contacts adhésifs entre l’extrémité des fibrilles et la lentille (ii) un processus de ré-adhésion entre la face latérale des fibrilles et la lentille.


Mécanismes de rupture sous cisaillement du contact entre une micro-fibrille d’élastomère polyuréthane et une surface de verre. Haut : cavitation et pelage. Bas : ré-adhésion de la face latérale de la fibrille.

Une des spécificités de ces adhésifs est l’existence d’un couplage fort entre les directions de chargement normales et latérales que nous avons étudié en faisant varier la raideur normale de notre dispositif expérimental. Sous cisaillement, la force critique de flambage des micro-fribrilles est abaissée, ce qui conduit à des instabilités de contact que nous avons mis en évidence.

Référence

Marco Piccardo, Antoine Chateauminois, Christian Fretigny, Nicola M. Pugno and Metin Sitti, Contact compliance effects in the frictional response of bio-inspired fibrillar adhesives, to appear in J Roy Soc Interface