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Des chercheurs se sont inspirés des insectes pour créer un détecteur anti-collision pour voiture. Une solution bien moins gourmande en énergie que les technologies existantes.

 

Charlotte Mauger, 15.02.2023

 

"Les criquets sont des conducteurs hors pair : ils volent par essaims de millions d’individus et se cognent rarement entre eux. Et ce malgré un fonctionnement neuronal simple. Peu de ressources neuronales, pour peu de collisions. Si on traduit cela sous le prisme de la robotique : peu d’énergie pour peu d’accidents. Pourquoi ne pas s’inspirer des insectes pour les systèmes anti-collision de nos futurs véhicules ?"

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• Insect-Inspired, Spike-Based, in-Sensor, and Night-Time Collision Detector Based on Atomically Thin and Light-Sensitive Memtransistors | ACS Nano, 30.12.2022
  https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c07877#

 

[Image] Graphical abstract

Les criquets possèdent un système anti-collision particulièrement ingénieux. Des chercheurs s'en sont inspirés pour créer un dispositif nanométrique à bas coût, qui pourrait équiper les voitures autonomes ou les drones.

 

Par Estelle Deluzarche, 31.08.2020

 

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Neurone anti-collisions

Contrairement aux autres insectes, le criquet dispose d'un unique neurone géant spécialisé dans la détection de mouvement. Son œil reçoit deux signaux différents. Le premier est l'image des criquets aux alentours : plus un autre criquet se rapproche de l'œil, plus l'image grandit et plus le signal d'excitation du neurone est fort. L'autre signal est la variation de la vitesse angulaire, c'est-à-dire la vitesse à laquelle un criquet se rapproche de l'autre. « Comme le neurone a deux branches, le criquet calcule les paramètres de ces deux signaux pour changer de direction si nécessaire et éviter la collision », décrit Darsith Jayachandran qui fait partie de l'équipe de recherche de Saptarshi Das.

 

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• A low-power biomimetic collision detector based on an in-memory molybdenum disulfide photodetector | Nature Electronics, 24.08.2020 https://www.nature.com/articles/s41928-020-00466-9

 

[Image] Plus l’objet se rapproche, plus le stimulus lumineux augmente, ce qui induit une différence de potentiel électrique chez le nanodétecteur. Crédit : Darsith Jayachandran et al, Nature Electronics, 2020

 

Net-winged midge larvae use suction organs covered in spine-like cuticular protrusions to generate powerful attachment on wet and rough surfaces.

 

Extreme suction attachment performance from specialised insects living in mountain streams (Diptera: Blephariceridae)

 

Traduction :

 

Les larves de Blephariceridae utilisent des organes de succion recouverts de protubérances cuticulaires ressemblant à des épines pour générer une fixation puissante sur des surfaces humides et rugueuses.

 

Performances extrêmes d'attachement par succion d'insectes spécifiques vivant dans les ruisseaux de montagne (Diptera : Blephariceridae)

 

Les ventouses sont largement utilisées pour fixer des objets sur des surfaces dans les salles de bains et les cuisines. Elles fonctionnent bien sur les carreaux et autres surfaces lisses, mais n'adhèrent pas bien aux matériaux plus rugueux comme la brique ou le bois, car elles sont incapables de former un joint étanche.

 

Les chercheurs ont cherché des moyens d'améliorer ces ventouses en étudiant la façon dont les pieuvres, les poissons rémora et d'autres animaux marins utilisent des organes de succion musculaires pour adhérer à des surfaces humides et rugueuses. Cependant, les expériences nécessaires pour comprendre la mécanique détaillée des organes de succion sont difficiles à réaliser sur des spécimens vivants de ces animaux.

 

Les larves aquatiques d'une famille d'insectes connue sous le nom de Blephariceridae (qui fait partie des mouches ou Diptères) possèdent également des organes de succion actionnés par des muscles. Ces larves survivent dans les cours d'eau rapides de montagne où elles utilisent leurs organes de succion pour se coller aux rochers sous l'eau. Cependant, le fonctionnement de ces organes de succion n'était pas encore clair.

 

Kang et al. ont découvert que les larves de Blephariceridae se fixent extrêmement bien à une grande variété de surfaces. Les larves sont capables de résister à des forces supérieures à mille fois leur poids corporel lorsqu'elles sont fixées à des surfaces lisses. Même sur des matériaux rugueux, où les ventouses fabriquées par l'homme se fixent mal, les larves ont pu résister à des forces allant jusqu'à 240 fois leur poids corporel.

 

D'autres expériences utilisant plusieurs méthodes de microscopie ont révélé que les organes de succion des larves sont couverts de multiples structures ressemblant à des épines, appelées microtriches, qui s'imbriquent avec les bosses et les creux d'une surface pour aider l'organe à rester en place. Des structures similaires ont déjà été trouvées sur les organes de succion des poissons rémora, mais elles ne sont pas aussi serrées les unes contre les autres.

 

Ces résultats montrent que les larves de Blephariceridae peuvent être des systèmes modèles utiles pour étudier le fonctionnement des organes de succion naturels. En outre, ils constituent une nouvelle source d'inspiration pour les scientifiques et les ingénieurs qui souhaitent concevoir et fabriquer des ventouses capables de se fixer sur une plus grande variété de surfaces.

 

Traduit avec www.DeepL.com/Translator (version gratuite)

 

[Image] BPoD | Midge Lure
http://www.bpod.mrc.ac.uk/archive/2022/1/16

 

Martelées par un torrent d'eau de rivière, les jeunes larves s'accrochent obstinément aux rochers mouillés, se collant contre la surface irrégulière pour survivre. Ces petites ventouses tentent les bio-ingénieurs en leur offrant la possibilité de créer des dispositifs biomédicaux destinés à résister au flux turbulent à l'intérieur de nos vaisseaux sanguins. Les scientifiques examinent ici l'anatomie de l'insecte en utilisant la microtomographie assistée par ordinateur. Ils découvrent des organes de succion recouverts de centaines de minuscules microtriches "en forme d'épine", qui appliquent leurs extrémités sur des surfaces rugueuses en se moulant autour des bosses pour former un joint étanche. Ces organes permettent aux larves de mouches de résister à des forces équivalentes à des centaines de fois leur propre poids corporel. Ces organes, ainsi que les connaissances tirées d'une anatomie similaire chez les poissons et les pieuvres, pourraient aider les bio-ingénieurs à concevoir des ventouses attirées par différents types de surfaces glissantes dans et autour de notre corps.

 

Traduit avec www.DeepL.com/Translator (version gratuite)

 

via Recherche animale sur Twitter, 17.01.2022 : "Comment fonctionnent les organes d'aspiration chez la larve de mouche - de quoi inspirer la bio-ingénierie" https://twitter.com/recherche_anima/status/1483167616395100166

 

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Images, voir aussi :

 

→ Blephariceridae — Wikipédia
https://fr.wikipedia.org/wiki/Blephariceridae

 

→ Net-winged midge (Apistomyia elegans), un rare insecte dont les larves se développent dans des ruisseaux de montagne, se nourrissant d'ombelle de fleurs, bordure Corse Photo Stock - Alamy https://www.alamyimages.fr/net-winged-midge-apistomyia-elegans-un-rare-insecte-dont-les-larves-se-developpent-dans-des-ruisseaux-de-montagne-se-nourrissant-d-ombelle-de-fleurs-bordure-corse-image224469972.html

 

→ Net-winged midge larva, SEM – 12527281 ❘ Science Photo Library https://www.sciencephoto.fr/image/12527281-Net-winged-midge-larva-SEM

 

des chercheurs de l'université de Washington ont créé de minuscules capteurs qui peuvent être largués depuis des insectes volants comme les papillons de nuit. Fonctionnant sans fil jusqu'à un kilomètre, ces capteurs pourraient être utilisés pour surveiller des zones trop dangereuses ou trop difficiles d'accès.

 

Par Edward Back, 12.10.2020

 

"Il existe de nombreux endroits impossibles à étudier, car trop difficiles à atteindre ou trop dangereux. Afin de pouvoir y relever les conditions environnementales, les chercheurs de l’université de Washington ont mis au point un minuscule capteur sans fil. Pesant seulement 98 milligrammes, il peut être transporté par un papillon de nuit ou un drone et largué à distance. Une fois positionné, il peut collecter des données comme la température ou l'humidité pendant près de trois ans.

 

Les chercheurs se sont inspirés des petits insectes comme les fourmis, qui peuvent survivre à des chutes de plusieurs centaines de mètres. Le faible poids du capteur lui permet de tomber depuis une hauteur de 22 mètres sans se casser. Il est attaché à un petit drone ou un papillon de nuit grâce à un système d'aimant et de bobine électrique. Le largage est déclenché par un signal Bluetooth, qui envoie un courant électrique à travers la bobine. Le champ magnétique ainsi généré repousse le capteur."

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• Airdropping sensors from moths: Researchers use flying insects to drop sensors from air, land them safely on the ground | UW News, 08.10.2020 https://www.washington.edu/news/2020/10/08/airdropping-sensors-from-moths/

 

[Image] UW researchers have created a sensor system that can ride on the back of a moth. Shown here is a Manduca sexta moth with the sensor on its back.Mark Stone/University of Washington

 

Des chercheurs du MIT ont mis au point un pansement adhésif inspiré de l'araignée qui adhère en quelques secondes à n'importe quel tissu humain, y compris le cœur ou les poumons. Un scotch révolutionnaire qui permet d'éviter les sutures, sources de cicatrices et d'infections, ou de fixer des mini-implants sur les organes.

 

Par Céline Deluzarche, 07.07.2020

 

Un pansement transparent, extensible, résistant et biodégradable

Le pansement, imaginé par Xuanhe Zhao et ses collègues, ressemble à s'y méprendre à un sparadrap transparent classique. Il offre une adhérence très forte y compris sur des surfaces non lisses, se positionne et se retire en un clin d'œil et s'étire jusqu'à 16 fois sa longueur. Pour mettre au point cet adhésif miracle, les chercheurs se sont inspirés de l'araignée, qui sécrète un liquide collant qu'elle dépose sur la toile pour piéger les insectes instantanément. Cette colle est constituée de polysaccharides qui absorbent l'eau, créant un petit morceau de surface sèche qui lui permet d'adhérer.

 

• Dry double-sided tape for adhesion of wet tissues and devices | Nature, 30.10.2019 https://www.nature.com/articles/s41586-019-1710-5

 

La nature a toujours inspiré les chercheurs. C'est le cas des ailes de papillon qui ont une structure des plus délicates permettant à l'insecte de capturer et garder la chaleur des rayons du soleil grâce à un mécanisme sophistiqué. Ce mécanisme intéresse de plus en plus les chercheurs pour accroitre le rendement des cellules solaires thermiques. Incapables de produire assez de chaleur pour leur métabolisme, les papillons utilisent leurs ailes comme collecteurs solaires naturels.