Des fibres de soie collantes inspirées de Spider-Man soulèvent 80 fois leur poids

C'est tout droit sorti d'une bande dessinée : un peu de soie liquide durcit rapidement en une fibre collante et résistante capable de soulever des objets 80 fois plus lourds. Cela vous rappelle quelque chose ? Des chercheurs ont décrit cette technologie inspirée de Spider-Man dans une nouvelle étude.

La création d'un matériau semblable à la toile d'araignée rendra très heureux les lecteurs de bandes dessinées, qu'ils soient enfants ou adultes. Spider-Man est officiellement sur le point d'exister dans la vie réelle. Certes, nous n'en sommes pas encore à l'étape où l'on passe d'une construction à une autre, mais il semble que nous n'en soyons plus très loin.

Dans une nouvelle étude, une équipe de chercheurs du Silklab de l'université Tufts, dont l'objectif est de réimaginer les matériaux naturels en tant que « matériaux vivants », a créé la première technologie de balançoire en toile dans laquelle un matériau fluide injecté par une aiguille se solidifie presque immédiatement - et est suffisamment solide pour adhérer à des objets et les saisir.

« En tant que scientifiques et ingénieurs, nous naviguons à la frontière entre l'imagination et la pratique », a déclaré Fiorenzo Omenetto, professeur d'ingénierie à Tufts, directeur du Silklab et coauteur de l'étude. « Nous pouvons être inspirés par la nature. Nous pouvons nous inspirer des bandes dessinées et de la science-fiction. Dans ce cas, nous voulions inverser l'ingénierie de notre matériau de soie pour qu'il se comporte comme la nature l'a conçu à l'origine, et comme les auteurs de bandes dessinées l'ont imaginé ».

Les fibres collantes des chercheurs proviennent de cocons de papillons de soie, qui sont décomposés en leurs éléments constitutifs de protéines de fibroïne en les faisant bouillir dans une solution. La solution peut ensuite être expulsée - extrudée - à travers des aiguilles étroites pour former un flux qui, grâce aux additifs appropriés, se solidifie lorsqu'il est exposé à l'air. Pourquoi des mites et non des araignées ? La soie du papillon de nuit (Bombyx mori) possède des propriétés similaires à celles de la soie des araignées, mais sa structure est moins complexe et les matières premières sont plus faciles à trouver.

Comme dans toute bonne découverte inspirée d'une bande dessinée, les chercheurs ont découvert par hasard comment reproduire ce que les fils d'araignée obtiennent dans la nature : rigidité, élasticité et qualités adhésives.

« Je travaillais sur un projet de fabrication d'adhésifs extrêmement solides à base de fibroïne de soie et, alors que je nettoyais ma verrerie avec de l'acétone, j'ai remarqué qu'une matière ressemblant à une toile se formait au fond du verre », explique Marco Lo Presti, professeur assistant de recherche à Tufts et auteur principal de l'étude.

Une véritable toile d'araignée peut soulever des boulons en acier

L'équipe a constaté que lorsqu'elle est exposée à des solvants organiques tels que l'éthanol ou l'acétone, la solution de fibroïne de soie forme un hydrogel semi-solide, mais cela prend des heures. En revanche, si l'on ajoute de la dopamine - oui, cette dopamine qui vous fait vous sentir bien -, l'hydrogel se solidifie presque immédiatement. L'ajout de charges - chitosane ou tampon borate - a permis de créer des fibres d'hydrogel adhésives et extensibles présentant une grande résistance à la traction.

Lors des tests, les fibres extrudées ont pu soulever plus de 80 fois leur propre poids. Les chercheurs ont réussi à soulever un cocon, un boulon en acier, un tube de laboratoire flottant sur l'eau, un scalpel à moitié enfoui dans le sable et un bloc de bois à une distance d'environ 12 cm.

Les chercheurs prévoient toute une série d'applications pour les fibres inspirées de Spidey, notamment l'ingénierie tissulaire, l'administration de médicaments, les biomatériaux et les adhésifs. Bien qu'elles n'atteignent pas la résistance de la soie d'araignée naturelle, qui est environ 1 000 fois plus résistante, les chercheurs entendent continuer à améliorer leur matériau collant.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202414219

https://now.tufts.edu/2024/10/10/inspired-spider-man-lab-recreates-web-slinging-technology