Comprendre la réponse mécanique des mousses en observant les bulles individuelles, c’est possible !
En observant une mousse cisaillée sous un tomographe à rayons X résolu en temps, des physiciens ont pu observer comment les réarrangements des bulles en écoulement sont à l’origine de la réponse globale mécanique de l’ensemble du système.
La rhéologie étudie comment les matériaux réagissent à des contraintes mécaniques. Cependant, les techniques classiques fournissent uniquement des informations globales (comme les modules viscoélastiques), sans accéder à ce qui se passe à l’échelle microscopique. Cela limite fortement notre compréhension de certains matériaux complexes comme les matériaux amorphes dits « mous bloqués » ("Soft Jammed"). Ces matériaux tels que les pâtes, les émulsions, les mousses... ont leurs constituants élémentaires (grains, gouttes, bulles …) densément confinés par leurs voisins. Toutefois, sous l’effet d’une sollicitation, ces éléments peuvent se débloquer et se réorganiser, donnant lieu à des déformations très hétérogènes, et des réarrangements structuraux complexes.
Pour mieux capturer ces dynamiques internes, des chercheurs d’une collaboration internationale impliquant trois laboratoires de physique du CNRS (voir ci-dessous) ont développé une nouvelle approche expérimentale baptisée tomo-rhéoscopie, qui combine un dispositif de cisaillement avec de la tomographie aux rayons X 3D résolue en temps, et l’ont appliquée à des mousses liquides. Cette méthode permet, pour la première fois, de suivre individuellement près de 100 000 bulles en mouvement, tout en accédant aux contraintes mécaniques à toutes les échelles, de la bulle unique à l’échantillon de mousse complet.
Ces recherches ont été menées dans les laboratoires CNRS suivants :