Les toiles d'araignées peuvent résister à l'impact d'un prédateur tout en aidant à attraper et à détecter les petites proies. Les araignées construisent ces réseaux légers pour la force et l'élasticité en utilisant différentes soies et structures géométriques. Récemment, les chercheurs ont découvert un nouveau mécanisme d'absorption d'énergie qui explique comment les toiles d'araignées peuvent être à la fois sensibles et résistantes aux chocs. L'équipe de recherche présente ses conclusions dans Lettres de physique appliquée .

Les araignées harmonisent les soies spirales et radiales pour améliorer la capacité d'absorption de leur toile. Les soies en spirale sont douces et extensibles, alors que les soies radiales sont généralement rigides et uniformes. Les chercheurs ont découvert que la soie en spirale présente une variation de gradient distincte le long des rayons radiaux qui s'étendent vers l'extérieur à partir du centre de la toile. Leurs résultats montrent également qu'en raison des propriétés mécaniques optimales de la soie, une toile d'araignée peut présenter une absorption d'énergie presque uniforme en tout point de la toile.

Les recherches existantes ont comparé les différences structurelles et matérielles entre les bandes pour expliquer les différents niveaux d'absorption d'énergie. Ici, les chercheurs ont analysé les propriétés matérielles de la toile pour comprendre comment l'interaction entre différentes soies et structures géométriques affecte l'absorption d'énergie.

C'est le premier travail qui évalue les différences entre les soies en spirale à travers la même toile. Les résultats montrent que les variations de gradient dans les soies en spirale sont significatives et reproductibles, quelle que soit l'épaisseur du fil, dimension Web, ou les caractéristiques de l'araignée individuelle.

D'abord, l'équipe a élevé des araignées orb-weaver dans leur laboratoire et développé des cadres en bois spéciaux pour contenir et collecter des échantillons de toile. Les chercheurs ont sécurisé les échantillons de toile pour éviter toute déformation et ont examiné les soies en spirale au microscope optique. Une fois qu'ils ont obtenu le diamètre des différentes soies, les chercheurs ont effectué des tests de tension uniaxiale pour déterminer la résistance et l'élasticité variables de la soie. Les chercheurs ont également mesuré la densité numérique des gouttelettes de colle qui se forment sur la soie en spirale lorsque la toile est construite et relient les rayons en soie.

Selon Xi-Qiao Feng, professeur à l'Université Tsinghua en Chine et auteur de l'article, l'équipe a finalement découvert que "les soies en spirale présentent une variation de gradient distincte dans la rigidité à la traction le long de la direction radiale de la bande. En raison de la variation de gradient dans les propriétés des soies en spirale, la nappe présente une capacité d'absorption d'énergie presque uniforme, quelle que soit la position d'impact d'une proie volante sur la toile."

Aller de l'avant, l'équipe prévoit d'étudier les comportements dynamiques frappants des toiles d'araignée pendant la capture. Par ailleurs, les principes glanés des toiles d'araignées pourraient offrir des idées pour concevoir des structures résistantes aux chocs ou de futurs terrains, véhicules aériens et navals.