Le dénouement des fils torsadés

Lin, coton, chanvre… voire des cheveux. Les humains ont toujours utilisé des fibres de toute nature. Il suffit d’en aligner plusieurs, les unes à côté des autres, puis de les tourner entre elles pour fabriquer un fil qui reste agrégé en une tige unique. « Sans torsion, il n’y a aucune cohésion entre les fibres. À l’inverse, si elles sont trop tournées elles finissent par se casser », explique Jérôme Crassous, physicien à l’Université de Rennes 1. Il s'est donné une mission : trouver l’entre-deux idéal qui permet d'obtenir un fil le plus solide possible¹.

Forces de frottement

Jérôme Crassous a commencé par réaliser une expérience déjà connue. « Je l’ai trouvée dans le livre Cordes et membranes, qui date des années 1920 », s’amuse-t-il. Présenté comme une activité pédagogique, cet exercice nécessite deux paquets de fibres qu'il faut bien mélanger avant de les tournicoter entre elles : un, deux, trois tours… « Plus elles sont entremêlées, plus les fibres sont comprimées les unes aux autres. Après un certain nombre de tours, les forces de frottement les maintiennent collées. »
Le chercheur a donc reproduit ce vieil exercice et a mesuré la résistance des fils fabriqués. L'expérience a été menée environ 150 fois afin de tester une trentaine de critères différents. « Nous avons abouti à une formule qui calcule leur solidité en fonction de quatre paramètres : le nombre de tours, la longueur du fil, le nombre de fibres agrégées, ainsi que le coefficient de friction qui dépend directement du matériau », détaille le physicien. Il faut également que ce dernier possède un minimum d’élasticité. « À chaque torsion supplémentaire, les fibres à la périphérie sont allongées. Si le fil est trop épais, chaque tour produit un étirement encore plus fort avec le risque de vite se casser. »

Pour les textiles de demain

Les industries textiles et maritimes n’ont pas attendu cette formule pour réussir à fabriquer un fil solide pour les vêtements ou les cordages de bateau. Il faut dire que ces objets tissés sont conçus et améliorés depuis plusieurs siècles. « Nos résultats sont en accord avec ceux obtenus par ces pratiques : le diamètre idéal pour un fil de coton est de 90 micromètres, et entre 1 et 2 millimètres pour le chanvre. » Certes la théorie survient après la mise en pratique, mais cette formule présente tout de même un intérêt pour les textiles de demain. En effet, plusieurs sociétés cherchent aujourd’hui à limiter le coton à cause de son impact écologique, en le mélangeant à d’autres fibres. La meilleure manière de fabriquer ces assemblages n'est pas encore connue, et cette équation pourrait bien éviter de repasser par de nouvelles expérimentations longues et fastidieuses !