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Le secret des propriétés exceptionnelles du fil d'araignée

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CNRS

Publié le 02/04/2006

Modifié le 01/01/2018

Publié le 02/04/2006 - Modifié le 01/01/2018

Les propriétés exceptionnelles du fil d'araignée en font une sorte de pain béni pour la recherche sur les polymères. Cependant, ses étonnantes capacités de torsion demeurent méconnues. Comment expliquer le fait qu'une araignée suspendue à un fil reste parfaitement immobile, au lieu de tourner sur elle-même comme un alpiniste au bout d'une corde ? Des chercheurs du laboratoire de physique des lasers (CNRS - Université de Rennes) détaillent les exceptionnelles propriétés de ce matériau qui n'a pas fini de nous surprendre.

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L'araignée est capable d'éviter les mouvements incontrolés de son fil, qui pourraient potentiellement attirer les prédateurs.
© Anthony Carré - CNRS 2006

Arrimez un objet au bout d'un fil vertical. Imprimez-lui une légère torsion et lâchez-le. Vous constaterez qu'il tourne sur lui-même, plus ou moins longtemps et avec une plus ou moins grande amplitude selon la nature du fil. Observez maintenant une araignée suspendue. Elle est stable, fixe, tisse son fil selon une parfaite ligne droite, et retrouve son équilibre quelles que soient les perturbations ambiantes.

A l'aide d'un pendule de torsion auquel est fixé un fil relié à une masse de poids équivalent à celui d'une araignée, des chercheurs du laboratoire de physique des lasers ont comparé les réponses dynamiques de différents types de fils à une rotation de 90°. Les résultats sont édifiants : un filament de Kevlar™ (donc synthétique) se comporte de manière élastique, avec des oscillations atténuées. Un fil de cuivre présente de faibles oscillations mais revient difficilement à sa forme initiale, et au prix d'un accroissement de sa fragilité. Le fil de l'araignée, lui, possède un haut coefficient d'absorption des oscillations, indépendant de la résistance de l'air, et garde ses propriétés de torsion au fur et à mesure des répétitions. Encore plus surprenant : il revient complètement à sa position originelle. Certains alliages, tels le Nitinol, possèdent des propriétés similaires, mais il faut que ce dernier soit chauffé à 90°C pour retrouver sa forme.

On connaissait depuis de nombreuses années les caractéristiques étonnantes du fil d'araignée : sa ductilité, sa force et sa dureté dépassent en effet celles des fibres synthétiques les plus élaborées. Il semblerait maintenant que la sélection naturelle, face aux torsions et aux oscillations répétées qu'il subit, ait permis son évolution en un matériau dit "à auto-mémoire de forme", c'est-à-dire ne nécessitant aucun stimulus extérieur pour retrouver sa configuration initiale. Cette dynamique complexe a été récemment décrite par un modèle "emboîté" que les auteurs proposent pour décrire la relaxation des différentes protéines du fil d'araignée.