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Tout d’abord, cette soie est extrêmement légère en raison de sa faible densité, approchant 1,3 g/cm3. En effet, un chercheur de l’Université d’Oxford, Fritz Vollrath, a déterminé que la masse d’un fil de soie encerclant la terre (soit à peu près 40 000 km) ne pèserait qu’un maigre 420g.
De plus, la soie d’araignée est, comme vous pouvez le voir, incroyablement fine. Le diamètre d'un fil de soie oscille entre 2 et 70 µm, à peu près, en fonction de l’espèce de l’araignée. Cela équivaut à moins de la moitié du diamètre de la soie de ver ou, en d’autres mots, à un dixième du diamètre d'un cheveu.

La configuration moléculaire de la soie d'araignée a la particularité de s'adapter aux conditions environnementales, notamment l’humidité et les températures extrêmes: on appelle cela la supercontraction.
En effet, dans de telles conditions, la soie d'araignée se contracte et devient plus courte à certains endroits de sa toile, pour se protéger. Il est important de noter que la capacité de contraction de la soie varie considérablement selon les espèces d’araignées dépendant de leur nombre d’acides aminés, dont la proline. La supercontraction dépend également des conditions de fabrication de la soie. De plus, un groupe de chercheurs de l’université d'Akron (aux États-Unis), spécialisé en zoologie, a démontré en 2009 que les facteurs environnementaux influencent la variation de la supercontraction, notamment le taux d’exposition à l’eau (soit l’humidité): lorsque l'atmosphère devient trop humide, soit quand l’hygrométrie dépasse 70%, la soie effectue rapidement une supercontraction (jusqu'à 140 MPa de tension) lui permettant de résister à ces conditions. D’autres facteurs impactent également la supercontraction de la soie, comme la variation de la force appliquée sur la fibre de soie lors de sa fabrication. La réorganisation moléculaire effectuée dans les fibres de soie durant la supercontraction peut résulter en des changements permanents de l’élasticité de la soie, et donc la rendre plus ou moins élastique.
La toile d’araignée dispose d'une mémoire de forme, c’est-à-dire que son fil ne nécessite aucune stimulation pour reprendre sa forme originale lors d’une déformation. Olivier Emile, chercheur à l’Université de Rennes mena une expérience qui consistait à faire subir une torsion de 90° à différents types de fils, auxquels étaient attachés une petite masse, équivalente à celle d’une araignée de jardin; il fit cela avec du Kevlar, du fil de cuivre et de la soie d'araignée. Le Kevlar, connu pour sa ténacité, fut suffisamment élastique pour se détendre, mais enregistra des oscillations sur toute sa longueur à cause de la torsion. Le fil de cuivre, quant à lui , ne revint pas à sa forme initiale et fut fragilisé. Cependant, la soie d’une araignée de jardin, l’Araneus diadematus, absorba les oscillations et revint complètement à sa forme originelle. Cette mémoire de forme de la soie est due à l'emboîtement particulier de ses protéines.
Le nitinol (alliage de nickel et de titane) a une mémoire de forme aussi puissante, mais contrairement à la soie, il doit nécessairement être trempé dans de l’eau à 90°C pour reprendre sa forme initiale.
La fibre d’araignée est un fluide non newtonien. En effet, les fluides non newtoniens sont des fluides sous l’apparence liquide, mais qui deviennent solides lorsqu’on leur exerce une pression assez forte.
Un fluide est dit non newtonien lorsque sa déformation n'est pas directement proportionnelle à la force qu'on lui applique : c’est ce qui fait que ce fluide se solidifie. Or, comme vu précédemment la soie d’araignée est liquide dans les glandes, étant constituée de protéines liquides (dont la scléroprotéine), puis elle est transformée dans les fusules où l’eau est retirée des scléroprotéines, pour donner un fil de soie solide et élastique qui, par la suite, durcit. Les atomes d'hydrogène ainsi retirés créent un bain d'acide et lorsque les scléroprotéines entrent en contact avec ce bain d’acide, elles s'assemblent et forment des liaisons entre elles, durcissant ainsi la soie. La soie d’araignée est, d'ailleurs, plus précisément un fluide rhéoépaississant, c’est-à-dire que lorsqu’on exerce une force sur ce fluide, il devient plus visqueux et peut se figer.

Photographie d'un fil de soie d'araignée prise à l'aide d'un microscope.
Expérience montrant la mémoire de forme du nitinol
Expérience montrant en quoi consiste un fluide non-newtonien.
En outre, en termes de chimie, la soie d’araignée est très résistante aux acides. L’hydrogène phosphate de potassium (K2HPO4) et le nitrate de potassium (KNO3) présents dans la soie sont à l’origine de son acidité. La soie est acide avec un pH de 4 lorsqu’elle sort des fusules, mais lors de sa fabrication elle connaît de nombreuses variations de pH dues à l’anhydrase carbonique, une enzyme dans les glandes qui transforme le dioxyde de carbone (CO2) et l’eau (H2O) en ions bicarbonates (HCO3-) et en ions hydrogènes (H+). On en conclue une équation du système suivant:
CO2 + H2O HCO3- + H+
Cette composition acide permet ainsi à la soie d’être résistante aux acides mais permet également à ses protéines de ne pas s’altérer en milieu acide. Cette présence acide dans la soie est aussi à l’origine de l’imputrescibilité de la soie.
Enfin, la conductivité thermique de la soie détendue est autour de 340 W/m/K, valeur très proche du deuxième meilleur conducteur métallique: le cuivre (380 W/m/K). De plus, lorsque l’on étire la soie, cette valeur augmente de telle façon qu’elle dépasse les capacités conductrices du cuivre. Cette augmentation de la conductivité par étirement de la soie intéresse particulièrement les scientifiques et le fait que la soie ne montre pas de saturation (lorsqu'elle est étirée).