Treuil capillaire: Exploiter les propriétés des soies d'araignée pour concevoir des micro-moteurs capillaires bioinspirés – Capillary_Windlass

Le but de ce projet est l’étude d’un mécanisme naturel ayant lieu au sein des toiles d’araignées. Une fois le mécanisme compris le but sera de le reproduire avec des matériaux synthétiques en vue de viser des applications industrielles en micromécanique. Une toile d’araignée comprend trois types de fils : les fils radiaux, les fils de cadre, et enfin les fils de capture. Nous nous intéresserons aux fils de capture qui composent la partie spirale de la toile et qui ont une fonction de tenue mécanique d’une part et de capture de proie (insectes volants) d’autre part. Ces fils de capture ont donc un rôle de câbles tendeurs mais aussi d'amortisseurs. Un point particulier de ces fils est qu'ils sont décorés de gouttes liquides régulièrement espacées dont le rôle serait de coller à l'insecte heurtant à la toile. Il semble néanmoins que ces gouttes de colle ont une autre fonction. En 1989 il a été proposé par un des participants de ce projet que ces gouttes de colle tirent sur le fil de capture et en emmagasinent une partie, agissant ainsi comme un treuil. Lors d'un choc le fil présent dans la goutte serait donc utilisé comme réserve d'extensibilité et la dissipation créée par le mouvement relatif du fluide et du fil absorberait l'énergie. Cette hypothèse de treuil capillaire n'est pas complètement acceptée et d'autres scénarios, faisant appel à des modifications de la structure chimique interne du fil, ont été proposés.

Nous voulons étudier les propriétés mécaniques du treuil capillaire, prouver que c’est la cause principale de la grande extensibilité des fils de capture, et en tirer toutes les conséquences biologiques. De plus, nous plaçant dans une perspective biomimétique, nous voulons reproduire le mécanisme sur des fibres synthétiques et proposer différentes applications possibles dans le domaine des micro-mécanismes. Enfin, étant donné que les gouttes de colle sont un composant clef du système nous visons à développer des techniques de mesures non invasives de la tension de surface, de l’élasticité, et de la viscosité de ces gouttes in-situ, c’est à dire lorsqu’elles sont sur les fibres. Ces techniques utiliseront la pression de radiation acoustique ou électromagnétique pour exciter l’interface liquide-air, dont la déformation ou les vibrations permettront de remonter aux grandeurs physiques recherchées.

Le projet a sa source d’inspiration dans un système biologique que nous voulons étudier mécaniquement et physiquement, pour pouvoir ensuite mettre en place des applications dans le domaine des microsystèmes.