banner
Maison / Blog / Magie artificielle : les porteurs de graines en bois imitent le comportement de soi
Blog

Magie artificielle : les porteurs de graines en bois imitent le comportement de soi

Oct 05, 2023Oct 05, 2023

La façon dont les graines s’implantent dans le sol peut sembler magique. Prenez certaines variétés d'Erodium, dont les fleurs à cinq pétales violettes, roses ou blanches ressemblent à des géraniums.

La graine de ces plantes est transportée à l’intérieur d’une tige fine et étroitement enroulée. En cas de pluie ou d'humidité élevée, la tige en forme de tire-bouchon se déroule et enroule la graine dans le sol, où elle peut prendre racine et est à l'abri des oiseaux affamés et des conditions environnementales difficiles.

Inspiré par la magie d'Erodium, Lining Yao (ouvre dans une nouvelle fenêtre), professeur adjoint Cooper-Siegel d'interaction homme-machine à l'Université Carnegie Mellon, a travaillé avec une équipe de collaborateurs pour concevoir un support de graines biodégradables appelé E-seed. Leur support de semences, fabriqué à partir de placage de bois, pourrait permettre l'ensemencement aérien de zones difficiles d'accès, et pourrait être utilisé pour une variété de semences ou d'engrais et adapté à de nombreux environnements différents. C'est une idée à laquelle Yao, fille d'agriculteurs à temps partiel, réfléchit depuis qu'elle est doctorante. étudiant au MIT au milieu des années 2010.

« L'enfouissement des graines a fait l'objet de nombreuses études depuis des décennies en termes de mécanique, de physique et de science des matériaux, mais jusqu'à présent, personne n'a créé d'équivalent en ingénierie », a déclaré Yao, directeur du Morphing Matter Lab(opens in new window) de l'école. de l'Institut d'interaction homme-machine de l'informatique(ouvre dans une nouvelle fenêtre).(ouvre dans une nouvelle fenêtre) "La recherche sur les porteurs de semences a été particulièrement enrichissante en raison de son impact social potentiel. Nous sommes enthousiasmés par les choses qui pourraient avoir un effet bénéfique sur la nature."

Les recherches de l'équipe ont été publiées dans le numéro de février de Nature(ouvre dans une nouvelle fenêtre).

Danli Luo, ancien assistant de recherche au Morphing Matter Lab et auteur principal de l'article Nature, a déclaré que la conception et la construction du support de graines ont été inspirées par le mécanisme d'auto-enfouissement développé par Erodium en s'adaptant aux climats arides.

La tige d'Erodium forme un corps étroitement enroulé et porteur de graines avec une longue queue incurvée au sommet. Lorsqu'il commence à se dérouler, la queue en torsion s'engage dans le sol, ce qui amène le porte-semences à se redresser. Un déroulement supplémentaire crée un couple pour creuser dans le sol, enterrant ainsi la graine.

Mais le porteur unilatéral d'Erodium ne fonctionne bien que sur les sols présentant des crevasses. Pour utiliser leurs transporteurs de graines E dans un plus large éventail d'environnements, l'équipe de recherche a développé une version à trois queues (photo) qui est plus efficace pour se redresser.

"La géométrie peut améliorer la fonctionnalité des matériaux au-delà de ce que la nature nous offre. Elle rend également la conception polyvalente et peut être appliquée à d'autres matériaux", a déclaré Shu Yang, scientifique en matériaux et co-auteur de l'Université de Pennsylvanie.

Les chercheurs ont envisagé un certain nombre de matériaux possibles pour leurs supports, notamment des hydrogels, du papier et d'autres formes de cellulose transformée. Ils ont finalement choisi des placages de chêne blanc – une espèce d’arbre abondante dans le parc Schenley adjacent au campus CMU de Pittsburgh – et largement utilisé dans les meubles. Comme Erodium, les facettes réagissent à l’humidité.

"Les graines ont une réponse magique à la pluie", a déclaré Yao.

Ayant grandi en Mongolie intérieure, Yao a appris très tôt de ses parents l'importance de synchroniser le processus de semis avec la perspective de pluie. Son appréciation pour ce timing s'est accrue au cours de ce projet, car les chercheurs ont effectué de nombreux tests sur le terrain des transporteurs, plutôt que de simples tests en laboratoire. Cela signifiait qu'ils devaient garder un œil sur la météo, en précipitant les transporteurs vers un terrain d'essai lorsque la pluie se profilait.

L'équipe a développé un processus en cinq étapes comprenant à la fois un lavage chimique et un moulage mécanique pour fabriquer les supports de semences. Bien que les supports soient actuellement fabriqués en laboratoire, les chercheurs prévoient d'adapter le procédé à l'échelle industrielle.