Mousses de bière, mousse à raser, extincteur à mousse pour lutter contre certains feux, soirée mousse en plein air ou en discothèque : quels points communs?
Des bulles de gaz, des molécules dites tensioactives qui stabilisent les bulles, un tout petit peu d'eau et surtout des questions de physique, de mécanique des fluides, de chimie qui ne sont toujours pas résolues.
Comment s'écoule le liquide entre les bulles ? Quand est-ce que les bulles éclatent ? Comment choisir les molécules stabilisatrices pour que la mousse ait les propriétés souhaitées ? [1]
Quelques chercheurs à l'Institut de Physique de Rennes sont financés par l'Europe pour résoudre ces problèmes [2].
Des expériences uniques d'observation et de mesure des écoulements au sein des films de savon ont été conçues et mises en oeuvre au laboratoire [3] et commencent à apporter des réponses [4].
Figure. Rhéomètre pour films liquides [3].
Des forces minuscules, de l'ordre de 0,1 nN, gouvernent des instabilités hydrodynamiques très surprenantes [5], responsables de variations d'épaisseurs dans les films de savon qu'il faut comprendre pour savoir quand l'épaisseur critique de rupture sera atteinte et donc déterminer le temps de vie de telles structures. Ces forces ne sont pas mesurables directement, et c'est donc par des moyens détournés, souvent d’imagerie optique, que nous mesurons ces forces, mais aussi les vitesses et les déformations.
Figure. Instabilité gravitaire dans un film de savon [5].
Ce domaine de recherche est fortement multiculturel: nous interagissons certains jours avec des industriels (les mousses sont partout! Quelques exemples sur youtube [6]), d'autres jours avec des artistes (un colloque où nous sommes intervenus [7]), ou encore des mathématiciens, des numériciens, des chimistes…
[1] Les mousses. Structure et dynamique. I. Cantat, S. Cohen-addad, F. Elias, F. Graner, R. Höhler, O. Pitois, F. Rouyer, A. Saint-Jalmes.
https://www.belin-editeur.com/les-mousses#anchor2
[2] Présentation du projet européen DISFILM
https://www.univ-rennes1.fr/actualites/10032017/isabelle-cantat-plongee-au-coeur-de-la-mousse
[3] Dépôt de demande de brevet pour le Rhéomètre pour films liquides
https://bases-brevets.inpi.fr/fr/document/FR3084164.html
[4] Dynamical Coupling between Connected Foam Films:Interface Transfer across the Menisci. A. Bussonnière, E. Shabalina, X. Ah-Thon, M. Le Fur, I. Cantat.
https://hal-univ-rennes1.archives-ouvertes.fr/hal-02469672/document
[5] Rayleigh Taylor instability in a foam film. Gallery of Fluid motion, 2018
https://www.youtube.com/watch?v=UVC0y3DIzNY
Rayleigh-Taylor-like instability in a foam film. E. Shabalina, A. Bérut, M. Cavelier, A. Saint-Jalmes, I. Cantat
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02394794/file/Shabalina%20et%20al-2019-Rayleigh-Taylor-like%20instability%20in%20a%20foam%20film.pdf
[6] Exemples en images d'usage des mousses liquides en dehors des domaines bien connus de l'agroalimentaire, des cosmétiques et des détergents :
Extraction minière : https://www.youtube.com/watch?v=VAiCiFD-Rjg&t=51s
BTP : https://www.youtube.com/watch?v=V6TweuTGsH0
Lutte contre les incendies : https://www.youtube.com/watch?v=lK8IIRZ4Q80
Extraction pétrolière : https://www.youtube.com/watch?v=NgSBqC5WkFc
[7] Workshop Art et Science, Orsay, 2017https://www.youtube.com/watch?v=R5HNfTh6dGY
