Mesurer la friction entre deux cheveux : un nœud suffit

Une chevelure bien maîtrisée, c’est une chevelure bien caractérisée. Parmi les paramètres physiques du cheveu, son coefficient de friction propre est important car il joue sur la formabilité d’une coupe et la facilité avec laquelle elle se démêle. Un des rôles essentiels d’un démêlant est justement de réduire ce coefficient de friction, mais les méthodes jusqu’à présent développées par l’industrie pour y avoir accès font intervenir des appareillages complexes.

Nicolas Chevalier, chercheur du laboratoire Matière et Systèmes Complexes, propose une solution nouvelle et simple^[1] : faites un nœud avec un cheveu, serrez-le mais pas trop, relâchez-le, regardez la boucle s’ouvrir et mesurez son rayon à l’équilibre. Le frottement entre les deux fibres dans la tresse du nœud empêche la boucle de s’ouvrir complètement : on peut donc remonter au coefficient de friction à partir de cette forme d’équilibre^[2]. De manière remarquable la mesure est indépendante de l’élasticité du cheveu, car, bien que celle-ci entraîne l’ouverture de la boucle, elle la ralentit aussi en augmentant la pression (et donc le frottement) d’une fibre sur l’autre dans la tresse du nœud.

Le chercheur a d’abord validé quantitativement la méthode sur des fibres en nylon de coefficient de friction connu. Puis il montre que l’hydratation double le coefficient de friction du cheveu, car les écailles du cheveu gonflent et s’hérissent; le démêlant induit lui une baisse du frottement que la méthode permet de quantifier. Finalement il découvre que le produit actif des défrisants, la soude, cause une augmentation drastique de la friction.

Outre les applications de cette nouvelle méthode pour l’industrie cosmétique, les fibres traitées à la soude présentent des caractéristiques intéressantes : elles sont plus fines que les fils de sutures commerciaux, résistantes, biocompatibles et leur haute friction permet de réaliser des nœuds minuscules de haute tenue pour faire la ligature de micro-vaisseaux en chirurgie ou étanchéiser des organes embryonnaires en biologie du développement^[3].

Références :

^[1] “Hair-on-hair static friction coefficient can be determined by tying a knot”, N.R. Chevalier, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 159 (2017) 924-928
^[2] “Elastic knots”, B. Audoly, N. Clauvelin, S. Neukirch, Phys. Rev. Lett. 99 (2007) 5–8.
^[3] “Measuring the micromechanical properties of embryonic tissues.”, N.R. Chevalier, E. Gazquez, S. Dufour, V. Fleury,  Methods 94, 128  (2016).