Denis Meyer

Le papier aussi fort que l'acier?

18 décembre 2015, 16:26
Dispositif expérimental de mesure de la force de friction.© Frédéric Restagno et Christophe Poulard
Dispositif expérimental de mesure de la force de friction.© Frédéric Restagno et Christophe Poulard
Entremêlez une à une les pages de deux annuaires et essayez de les séparer en tirant de part et d'autre sur leur couverture. Impossible !
L'assemblage est si fort qu'il est même possible d'y suspendre une voiture. À partir d'un modèle reproduisant les forces de tension et de friction en jeu, des chercheurs du Laboratoire de physique des solides (CNRS/Université Paris-Sud), du Laboratoire Gulliver (CNRS/ESPCI ParisTech), du Laboratoire de génie des procédés papetiers (CNRS/Grenoble INP) et de l'Université McMaster au Canada ont montré que lorsque l'on tire verticalement sur les tranches des annuaires entremêlés, une partie de la force verticale est convertie en une force horizontale qui vient appuyer sur les feuilles. Les pages restent ensuite accrochées les unes aux autres par l'effet des frottements.
Cette énorme force de friction résiste aux forces de traction, au point qu'on pourrait même, lit-on, se jeter dans le vide en s'accrochant à un élastique simplement tenu par deux annuaires emmêlés. N'essayez pas vous même… laissons plutôt faire les chercheurs. Ceux-ci ont mesuré la force nécessaire pour séparer les feuilles en fonction de leur nombre, de l'épaisseur du papier et de la distance de recouvrement.

L'analyse révèle l'importance de ces trois paramètres combinés. Il apparaît que la résistance de l'ensemble augmente beaucoup plus rapidement que le nombre de pages. Une fois le nombre de pages suffisant pour résister à une tension, une multiplication par dix seulement du nombre de feuilles peut, si les pages se recouvrent suffisamment, multiplier par 10.000 la résistance de l'assemblage d'annuaires.
Cette étude rend possible la mesure de coefficients de friction avec de très petites forces. Celle-ci permettra de comprendre les comportements mécaniques de systèmes entremêlés plus complexes, comme les fibres textiles ou musculaires. Et débouchera peut-être un jour sur la conception de nouveaux matériaux biomimétiques.
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