Séminaire de Mécanique d'Orsay

Le Jeudi 7 novembre 2019 à 14h00 - Salle des séminaires FAST-LPTMS (Bât. 530, salle C.120, 1ER)

Soies d'araignées et membranes cellulaires : des modèles pour concevoir des matériaux extrêmement déformables

Arnaud Antkowiak
Institut Jean Le Rond d'Alembert, Sorbonne Université

Les forces capillaires peuvent induire des déformations importantes sur les matériaux avoisinant, tout particulièrement s'ils sont fins et/ou mous. Ces effets de déformation capillaire sont généralement perçus comme préjudiciables car préludes à des déformations plastiques, de l'adhésion, de l'usure voire de la rupture. Pourtant les déformations élastiques induites par la tension de surface peuvent également être à la source de surprenantes fonctionnalisations de matériaux. Des exemples de telles fonctionnalisations peuvent être observés dans la Nature, avec par exemple le curieux comportement mixte solide-liquide de la soie de capture de l'araignée (Elettro et al., 2016) ou la déformabilité extrême des membranes cellulaires (Lam et al., 2009 ; Grandgeorge et al. 2018) – voir la figure. Dans cet exposé, je me focaliserai sur la mécanique très particulière de ces objets biologiques et je montrerai que leur réponse mécanique est ancrée dans une interaction entre tension de surface/adhesion et déformations élastiques au niveau de la microstructure. En s'inspirant librement de ces mécanismes, une route pour conférer à la fois une étirabilité extrême et une grande réversibilité à une large classe de matériaux sera présentée.

Haut : Soie de capture de Néphile se bobinant spontanément au sein des gouttes de glu afin de former des réservoirs de fibre (Elettro et al., 2016). Bas : Clichés obtenus par microscopie électronique montrant un macrophage J774. La première photo (A) présente le macrophage au repos. Les deux clichés suivants (B et C) montrent le macrophage gobant une bille de 30 µm recouverte d'anticorps. Tout au long de cet évènement, la membrane initialement corruguée se lisse à mesure que les réserves membranaires se déplient, permettant ainsi une extension de surface d'un facteur 5. Reproduuit de Lam et al. (2009). Échelle: 10 μm. References: Elettro et al. (2016), "In-drop capillary spooling of spider capture thread inspires hybrid bers with mixed solid–liquid mechanical properties", Proc. Natl Acad. Sci. U.S.A. 113 (22). Lam et al. (2009) "Baseline mechanical characterization of J774 macrophages", Biophysical Journal 96 (1). P. Grandgeorge et al. (2018), "Capillarity-induced folds fuel extreme shape changes in thin wicked membranes", Science, 360(6386).

Accès Salle des séminaires FAST-LPTMS (Bât. 530, salle C.120, 1ER)