Nano-mécanique de fibres & films de soie – Nanosoie

Les fibres naturelles sont des nanomatériaux parmi les plus sophistiqués. Fortement concurrencées par la chimie de synthèse, ces fibres offrent, par opposition aux fibres synthétiques, les possibilités d'un développement durable, en particulier selon des filières hybrides combinant ressources naturelles et nouvelles technologies. Les équipes associées avec leurs compétences complémentaires en biologie/génétique (Unité Séricicole INRA), en chimie/spectroscopie (LADIR CNRS-UPMC) et en mécanique/modélisation (Centre PM Four, ENSMP) proposent en combinant les outils micromécaniques et les spectroscopies de vibration d'expliciter le rôle de l'organisation hiérarchique depuis l'échelle nanométrique sur les mécanismes de rupture et de fatigue de fibres et membranes de soie. L'étude de la soie, la biofibre la plus cristalline, est une étape indispensable pour accéder à la compréhension du comportement de fibres plus complexes comme les fibres végétales ou les muscles ou ligaments. Les travaux effectués à l'étranger concernent principalement l'analyse structurale (diffraction RX & Synchrotron) et quelques mesures micromécaniques simples. Dans le travail proposé, une comparaison sera faite entre diverses soies (vers à soie domestique ou sauvage, araignées) mais aussi entre des fibres de soie plus ou moins anciennes afin de proposer une méthode de contrôle de l'état de dégradation des textiles anciens. Les matériaux (sélection de fibres de soies domestiques et sauvages) seront analysés à différentes étapes de leur mise en forme, depuis la sortie de la glande (« in vivo ») à la matière « finale » sous forme de fibres teintes ou de films obtenus par régénération (« peau artificielle »)) afin de caractériser les relations entre les propriétés mécaniques (processus de rupture, fatigue) et la structure à différentes échelles, en tenant compte de la vitesse de sollicitation, faible ou rapide, une des propriétés spécifiques supposée des fibres naturelles étant leur haute résistance en dynamique, y compris cyclique (fatigue). L'influence de l'environnement notamment l'humidité ainsi que les transformations se produisant lorsque le fil de soie sort de la glande du Bombyx vivant seront étudiées. L'objectif final sera, à partir de la compréhension de la microstructure jusqu'à l'échelle moléculaire, d'extrapoler les techniques et modèles développés à d'autres fibres en particulier végétales ou à d'autres matériaux régénérés et à d'autres problématiques comme par exemple l'étude de soies obtenue par génie génétique. ...