La soie d'araignée pourrait-elle se révéler utile dans le domaine médical ?
« Va prendre tes leçons dans la nature, c’est là qu'est notre futur » (Léonard de Vinci)
Résistance
Une propriété intéressante
La résistance dont nous allons parler est appelée la résistance de rupture à la traction. Ou bien « comment se comporte un fil d’araignée lorsque l’on tire dessus ? ».
La résistance dépend de deux choses :
- la capacité du matériau à se déformer (élasticité)
- sa capacité à garder sa cohésion moléculaire (on pourrait appeler ceci sa solidité).
Ainsi nous avons décidé tout d’abord d’expliquer de facon mécanique la résistance de notre soie, puis de développer à part les raisons de cette « élasticité » et « solidité » étonnantes.
Lorsqu’une matière est soumise à une force, elle tente par tous les moyens de conserver sa cohésion atomique. Deux catégories de matériaux se distinguent par leur élasticité et leur solidité :
- Ceux dit « solide » possèdent une structure très peu modifiable, avec de fortes liaisons entre les atomes. Leur capacité à s'étirer et à changer de forme est très faible. Une fois la limite de solidité atteinte, ils commencent à s'étirer, et n'ont que très peu de marges avant de casser. On peut prendre l'exemple de l'acier.
- Certains matériaux ont une structure dite « malléable » : ils peuvent s'étirer jusqu'à un certain point, au-delà duquel ils se cassent. Plus le matériau s'approche de sa limite, plus il devient rigide. La plupart des matériaux dits « élastiques » ne sont pas très solides cassent rapidement. On peut prendre l'exemple de l'élastique en caoutchouc.
Un peu de mécanique ?
Pour relever les propriétés physiques des matériaux, les scientifiques étudient le graphique du docteur Thomas Young, de la contrainte imposée à un matériau en fonction de la déformation de celui ci : le module d'élasticité. Celui ci permet ainsi de cibler les propriétés d'un matériau.
La courbe des matériaux privilégiant peu déformables est proche de la verticale.
Un fil de soie aussi bien élastique que solide...
Dans un premier temps, le fil de soie se déforme comme un matériau élastique. Puis, arrivé dans son domaine plastique, il continue à se déformer. Mais, arrivé à un certain point où les protéines ne peuvent plus s’étirer, le fil devient rigide.
Il existe plus de 42000 espèces d’araignées dans le monde. Chaque soie est différente. En terme de résistance, le record est détenu par la soie de la Nephila Clavipes (« Bibe » comme l'appellent les Réunionnais). Cette soie d’araignée peut résister à une contrainte de plus de 1600 MPa (MégaPascal, unité de mesure de pression), contre 500 Mpa pour de l’acier classique. Ce qui en fait l'un des matériaux organiques les plus résistants sur terre.
Une résistance relative
Thomas Young (1773-1829),
physicien anglais
