 |  |  |  |  |  |  |
|---|---|---|---|---|---|---|
 |
La solidité de la soie est cinq fois plus grande que celle de l’acier, le matériel synthétique le plus solide.
Mais l’origine de cette solidité se trouve au niveau du phénotype moléculaire de la soie: c’est son abondance en scléroprotéines qui fait d’elle un matériau si solide. En effet, la soie d'araignée est un mélange d'une composante amorphe et d'une composante cristalline. C'est la composante cristalline qui est à l'origine de la solidité de la soie. Elle est un assemblage de près de 10 acides aminés alanine, groupés par des liasons hydrogènes fortes. Cette composition permet donc une rigidité inouie et, en conséquence, elle permet à la matrice de la soie de résister à la rupture.
Un fil, lorsqu’il subit une pression, casse à cause d’une fissure produite à sa surface: les forces agissant le long de sa fibre, se concentrent sur la fissure et provoquent le déchirement du matériau de plus en plus profond et à vitesse croissante. Cependant, de telles fissures ne peuvent que se propager lorsqu’elles ne rencontrent aucune résistance. Ainsi, les cristaux dans la matrice de la soie de l'araignée servent d’obstacles et détournent, ainsi qu’affaiblissent, la force de déchirement. De plus, lors de sa création, la soie est recouverte d’une matière liquide, de telle façon à éviter l’apparition de fissures. Cette méthode, que les araignées emploient depuis toujours, a inspiré les industries à l’utiliser pour la solidification de câbles soutenant de lourdes charges.
La structure amorphe de la soie, de son côté, lui fait don de son élasticité. En effet, les liaisons riches en glycine ne sont pas organisées comme dans la partie cristalline de la soie, mais, au contraire, elle sont disposées de manière aléatoire. C'est précisément cette imprévisibilité qui donne à la soie une élasticité exceptionnelle. La fibre de soie est 25% plus élastique que la soie classique. Son module d'élasticité, aussi appelé module de Young est de 25 MPa, contre 10 MPa pour un cheveu. (Cela équivaut au rapport entre la contrainte de traction et le début de la déformation.)
La soie d'araignée s'est révélée si solide et élastique que pour attraper un avion, il ne suffirait qu’un seul filet de pêche construit de toile d’araignée.
La résistance de la soie, elle, est due aux régions amorphes et cristallines qui se succèdent de façon empilée. En effet, un résistance plus élevée a été constatée lorsque ces deux régions étaient empilées, comme dans la soie, que lorsqu'elles étaient disposées de manière aléatoire. De plus, les alanines dans la fibre de la soie sont liés par des liaisons hydrogènes qui adoptent une structure cristalline très forte, permettant ainsi à la toile d’être extrêmement résistante (entre 1,3 GPa et près de 4 GPa). De plus, la séricine (C12H25N5O8 ), composée de sérine, d'acide aspartique et de glycine, enveloppe et soude les filaments de fibroïne améliorant la résistance de la soie.
Diagramme de comparaison des résistances de différents matériaux.
Cependant, il est important de noter que certains facteurs tels que l’eau et l’humidité peuvent influencer les propriétés de la soie, ainsi que les proportions des deux acides aminés : l’alanine et la glycine.
En effet, certains solvants, comme l’eau, plastifient la soie, affaiblissant certaines de ses propriétés, comme sa résistance et son élasticité. L’effet de l’eau sur la soie est appelé plastification. Un plastifiant se faufile dans le polymère et réduit les intéractions entre les chaînes de polymères, réduisant le module et la force du polymère. Des liaisons hydrogènes peuvent donc être endommagées par les solvants, entraînant moins d’alanine et de glycine. De plus, baignée dans de l’eau, la longueur de la soie réduit. Ainsi, plus il y a de liaisons hydrogènes affectées, plus la soie rétrecie.