Attention à la mousse !

Derrière une île flottante, de l’écume de mer ou, ici, des bulles de savon, se cache une problématique scientifique : qu’elles glissent ou qu’elles frottent, comment les mousses interagissent-elles avec les surfaces qu'elles touchent ? En modifiant la rugosité d’une lame grâce à des petites billes de verre, de quelques dizaines de micromètres, ici en violet, les chercheurs se sont aperçus que ce n'est pas seulement la taille des bulles qui compte ! Pour qu’une mousse accroche et ne glisse plus,…

Essai d'extincteur mousse de monsieur Roux sur panneaux électrisés, le 20 février 1930. L'entre-deux-guerres a vu l'invention des premiers extincteurs de pulvérisation. Auparavant, les extincteurs se présentaient sous la forme de bouteilles en verre lancées dans le feu. Office national des recherches scientifiques et industrielles et des inventions. Extrait du livre "Inventions 1915-1939" de Luce Lebart.

Mousse liquide élémentaire, faite de trois films de savon disposés en forme d'étoile à trois branches. La barre extérieure du cadre métallique qui supporte chaque film est mobile et sa position est contrôlée par un moteur : la superficie de chaque film peut ainsi changer à la demande et reproduire les déformations présentes au sein d'une mousse liquide en écoulement. A l'échelle millimétrique de ce montage fait à l'Institut de physique de Rennes (IPR), les écoulements de liquide dans la…

Analyse par un DFA (dynamic foam analyser) d'une mousse produite par un tensioactif, utilisé par exemple dans les shampoings, afin d'évaluer son pouvoir moussant. Cet analyseur permet de caractériser la production, la stabilité ainsi que la structure (nombre, taille des bulles) de la mousse. L'objectif est de synthétiser par chimie verte des tensioactifs biosourcés dérivés de la glycine bétaïne (co-produit de l'industrie sucrière, la betterave à sucre) et d'alcools gras (huiles végétales)…

Mousse solide de polymère dont les pores de 3 mm sont fermés par de fines membranes. Les mousses solides membranaires sont des mousses de polymère obtenues après solidification d’une mousse liquide. Les pores de ces matériaux sont délimités par des membranes de quelques micromètres qui ont perdu leur élasticité après le processus de solidification. Les pores fermés modifient drastiquement la propagation des ondes : les membranes n’étant pas élastiques, aucune résonnance n’est observée mais leur…

Observation de l'écoulement du liquide contenu dans un film de savon. Les couleurs du film de savon indiquent son épaisseur, et le mouvement vers le bas des franges colorées correspond au mouvement du liquide contenu dans ce film. Ce mouvement est beaucoup plus lent qu'une chute libre, car la monocouche de molécules couvrant la surface du film liquide est capable de s'opposer à la gravité. Isabelle Cantat, spécialiste de la rhéologie des mousses liquides et des films de savon, a contribué à…

Mousse liquide élémentaire, faite de cinq films de savon supportés par un cadre déformable. La barre extérieure du cadre métallique qui supporte chaque film est mobile et sa position est contrôlée par un moteur. La superficie des quatre films latéraux peut ainsi changer à la demande et reproduire les déformations présentes au sein d'une mousse liquide en écoulement, à une échelle centimétrique facilement observable. Les déformations imposent des mouvements dans les films et dans la jonction…

Dispositif d'étude de mousses liquides. La cellule contenant la mousse est mise en rotation, pour supprimer les effets de la gravité et permettre ainsi de suivre plus facilement les mécanismes qui tendent à la détruire. Les mousses liquides sont des matériaux instables et fragiles, mais utiles dans de nombreuses applications (cosmétiques, alimentation…). Elles vieillissent, s'effondrent et se détruisent donc toujours avec le temps. Pour les utiliser dans une application, il est nécessaire de…

Suivi au microscope d'une couche unique de bulles, flottant à la surface d'un liquide, afin de mieux comprendre les mécanismes de stabilisation et de destruction des mousses liquides stabilisées par des coproduits issus de l'industrie agroalimentaire. Les coproduits sont des éléments, matériaux ou produits obtenus au cours d'un procédé industriel et pour lesquels il n'existe pas encore aujourd'hui d'utilité, de fonctionnalité ou de valorisation. C'est dans ce cadre que les scientifiques…

Suivi au microscope d'une couche unique de bulles, flottant à la surface d'un liquide, afin de mieux comprendre les mécanismes de stabilisation et de destruction des mousses liquides stabilisées par des coproduits issus de l'industrie agroalimentaire. Les coproduits sont des éléments, matériaux ou produits obtenus au cours d'un procédé industriel et pour lesquels il n'existe pas encore aujourd'hui d'utilité, de fonctionnalité ou de valorisation. C'est dans ce cadre que les scientifiques…

L’ascension d’un liquide dans un tube capillaire est un phénomène bien connu. Cette expérience cherche à le revisiter. Pour cette bambouseraie de laboratoire, les scientifiques ont généré une mousse dans un verre en bullant de l’air dans une solution savonneuse. En surpression par rapport à l’atmosphère, les bulles se vident aisément une à une dans les tubes de verre, formant chacune une lamelle. Mais plus elles s’accumulent, plus chaque nouvelle bulle entrant dans le tube s’élève lentement. L…

Quand des bulles de savon s’assemblent, l’architecture de la mousse obéit à des règles précises. Mais que se passe-t-il si on y ajoute un intrus, comme la lamelle élastique introduite en haut de cette colonne de bulles ? Eh bien la forme et la couleur caractéristique des bulles, visible en bas de la structure, changent radicalement. Et tout dépend alors des propriétés de l’importun ! Cette image fait partie des lauréats du concours Mécapixel 2021.

La capacité moussante de solutions de coproduits issus de l'industrie agroalimentaire est mesurée suite à un battage mécanique. Les coproduits sont des éléments, matériaux ou produits obtenus au cours d'un procédé industriel et pour lesquels il n'existe pas encore aujourd'hui d'utilité, de fonctionnalité ou de valorisation. L'étude des propriétés fonctionnelles (moussantes, émulsifiantes ou gélifiantes) de ces coproduits est donc nécessaire pour trouver des valorisations, afin d'en faire autre…

La capacité moussante de solutions de coproduits issus de l'industrie agroalimentaire est mesurée suite à un battage mécanique. Les coproduits sont des éléments, matériaux ou produits obtenus au cours d'un procédé industriel et pour lesquels il n'existe pas encore aujourd'hui d'utilité, de fonctionnalité ou de valorisation. L'étude des propriétés fonctionnelles (moussantes, émulsifiantes ou gélifiantes) de ces coproduits est donc nécessaire pour trouver des valorisations, afin d'en faire autre…

La capacité moussante de solutions de coproduits issus de l'industrie agroalimentaire est mesurée suite à un battage mécanique. Les coproduits sont des éléments, matériaux ou produits obtenus au cours d'un procédé industriel et pour lesquels il n'existe pas encore aujourd'hui d'utilité, de fonctionnalité ou de valorisation. L'étude des propriétés fonctionnelles (moussantes, émulsifiantes ou gélifiantes) de ces coproduits est donc nécessaire pour trouver des valorisations, afin d'en faire autre…

Des films de savon sont formés sur un cadre déformable, afin d'étudier les mouvements du liquide moussant piégé dans ces films pendant la déformation du cadre qui les soutient. L'objectif est de mieux comprendre la rhéologie des mousses liquides, constituées de plusieurs milliers/millions de ces films. Le liquide moussant est fluorescent et éclairé par un laser bleu. Cela permet de mesurer les épaisseurs des films à partir de l'intensité lumineuse émise dans le vert, et les champs de vitesse,…

Dépôt d'un nombre défini de molécules biologiques insolubles sur une surface d'eau. Elles forment un film qui sera caractérisé par des mesures optiques fines en ellipsométrie (réflexion d'un faisceau lumineux par la surface) afin de déterminer son épaisseur, qui n'est que de quelques nanomètres. La cohésion latérale entre les molécules est aussi mesurée par l'intermédiaire d'un capteur de forces (tension superficielle). Cette expérience sert à modéliser les surfaces de bulles présentes dans les…

Des films de savon sont formés sur un cadre déformable, afin d'étudier les mouvements du liquide moussant piégé dans ces films pendant la déformation du cadre qui les soutient. L'objectif est de mieux comprendre la rhéologie des mousses liquides, constituées de plusieurs milliers/millions de ces films. Le liquide moussant est fluorescent et éclairé par un laser bleu. Cela permet de mesurer les épaisseurs des films à partir de l'intensité lumineuse émise dans le vert, et les champs de vitesse,…

Analyse par un DFA (dynamic foam analyser) d'une mousse produite par un tensioactif, utilisé par exemple dans les shampoings, afin d'évaluer son pouvoir moussant. Cet analyseur permet de caractériser la production, la stabilité ainsi que la structure (nombre, taille des bulles) de la mousse. Sur l'écran d'ordinateur, une vidéo prise en direct par la caméra permet de suivre l'évolution de la mousse. L'objectif est de synthétiser par chimie verte des tensioactifs biosourcés dérivés de la glycine…

Mousse de couleur indigo utilisée pour teindre des bandelettes de tissus qui intégreront le nuancier réalisé par la teinturière Charlotte Marembert, pour constituer une base de données de référence utilisée par des scientifiques de l’IRAMAT. Cette équipe spécialisée dans les archéomatériaux a mis au point une caméra hyperspectrale transportable, utilisable in situ, qui permet d’analyser l’état des œuvres du patrimoine, sans les altérer ou les dégrader. Cette méthode basée sur l'enregistrement…

Mousse de polyuréthane d’une porosité d’environ 98%, dont les pores, d’une taille d’environ trois millimètres, sont ouverts, c’est-à-dire non recouverts de membranes. Des chercheurs ont effectué des mesures comparatives sur des mousses en polyuréthane dites "ouvertes" et des mousses "fermées", c’est-à-dire dont les pores, de 0,5 à 3 millimètres de diamètre, sont séparés par des membranes très fines, de 1 à 5 micromètres d'épaisseur. Cela a permis de démontrer que, tout comme les mousses…

Photographies de mousses de polyuréthane aux pores ouverts (en haut) ou fermés par des membranes très fines, de 1 à 5 micromètres d'épaisseur (en bas). Ces deux mousses ont les mêmes porosité (environ 98%) et taille de pores, de 0,5 à 3 millimètres de diamètre. Des chercheurs ont effectué des mesures comparatives sur ces mousses ouvertes ou fermées, démontrant que, tout comme les mousses liquides (des bulles de savon), les mousses solides fermées, même par de très fines membranes, sont d…

Mousse de polyuréthane d’une porosité d’environ 98% dont les pores, d’une taille d’environ trois millimètres, sont fermés par des membranes de 1 à 5 micromètres d'épaisseur. Des chercheurs ont effectué des mesures comparatives sur des mousses en polyuréthane dites "ouvertes" et des mousses "fermées". Cela a permis de démontrer que, tout comme les mousses liquides (des bulles de savon), les mousses solides fermées, même par de très fines membranes, sont d'excellents isolants acoustiques.

Salle anéchoïque psycho-acoustique, conçue pour étudier la perception auditive humaine dans un environnement sonore 3D. Comme la salle anéchoïque active et la salle semi-anéchoïque voisines, elle a été découplée du bâtiment qui l’héberge, ce qui la préserve des bruits et vibrations extérieurs. Ses parois sont recouvertes de dièdres en laine de roche couverts de chaussettes dBvib. Mesurant 1,40 m sur 0,3 m de base, ces dièdres absorbent les fréquences de plus de 70 Hz. Cette installation de…

Mousse polymère sollicitée en compression. Un vérin commandé par ordinateur soumet la mousse à un effort de compression et une caméra enregistre la déformation de ses alvéoles.

Mousse polymère sollicitée en compression. Un vérin commandé par ordinateur soumet la mousse à un effort de compression et une caméra enregistre la déformation de ses alvéoles.

Micromachine de compression de mousse polymère à porosités ouvertes. Un vérin commandé par ordinateur soumet la mousse à un effort de compression et une caméra enregistre la déformation de ses alvéoles.

Visualisation de la dispersion d’un rayonnement électromagnétique dans un matériau réfractaire présentant une porosité multi-échelles. L’interaction du faisceau laser hélium-néon (632,8 nm) avec le bloc de mousse d’alumine génère une figure de diffusion de couleur rouge indiquant la distribution du rayonnement dans le matériau.

Synthèse de phosphate de calcium pour la fabrication de biocéramiques, de structure apatite, analogues à la partie minérale osseuse. Ces céramiques, et plus précisément dans le cas présent l'hydroxyapatite, sont utilisées pour la fabrication de substituts osseux pour l'ingénierie tissulaire osseuse. Le réacteur principal contient du nitrate de calcium auquel est ajouté, à température et pH contrôlés, du phosphate d’ammonium. Cette synthèse par chimie douce permet d'obtenir un précipité de…

Mousse de détergents sur le rio Tietê, en aval de São Paulo, au Brésil. Les détergents domestiques contenus dans les eaux usées rejetées par la ville de São Paulo sont si abondants, que la rivière est couverte de mousse à chaque rapide en aval de la ville, sur plus de 100 kilomètres.

Dans une mousse liquide (souvent appelée "mousse de savon"), on observe la phase liquide qui se répartit entre des canaux liquides et des films fins. Cette structure particulière a des conséquences sur les propriétés physiques de la mousse, notamment sur la propagation du son. En étudiant comment le son se propage dans une mousse de savon, les chercheurs ont montré que les canaux liquides et les films ont des comportements très différents, conduisant à un blocage très efficace du son dans une…

Mousse de nickel revêtue d'un film mince de cobalt à l'état métallique, pour la production d'hydrogène à partir d'hydrures de bore. Les matériaux à base de bore stockent "naturellement" l'hydrogène sous forme d'hydrures et/ou protons (par exemple les borohydrures et les boranes). Le défi est alors de produire du H2 à partir de ces matériaux. En hydrolyse, l'utilisation d'un catalyseur métallique est alors cruciale pour avoir des conversions et des cinétiques acceptables. Ainsi, des catalyseurs…

Des gouttes de mousse monodisperse, produites par un générateur microfluide, sont collectées dans un cristallisoir. Lorsqu'elle sort du générateur, la mousse contient beaucoup d'eau. Par conséquent, elle est très fluide et les gouttes s'étalent. Par la suite, un drainage évacue rapidement l'eau. La mousse se rigidifie et les gouttes cessent alors de s'étaler. Cet échantillon illustre le comportement d'étalement des gouttes de mousse.

Mousse rigide d'une densité de 0,06 g/cm3 vue au microscope électronique à balayage. Extrêmement légère, elle est produite à base de tannins extraits le plus souvent d'écorces grâce à de l'eau chaude. Ce matériau biosourcé est donc un dérivé de la biomasse (tous les produits ligno-cellulosiques issus de l'agriculture et de la sylviculture comme les pailles, noyaux, écorces,...). Les tannins sont mélangés à de l'eau, à un durcisseur et à un agent moussant. Les propriétés de cette mousse sont la…

Echantillon de 2 cm de côté d'une mousse rigide d'une densité de 0,06 g/cm3. Extrêmement légère, elle est produite à base de tannins extraits le plus souvent d'écorces grâce à de l'eau chaude. Ce matériau biosourcé est donc un dérivé de la biomasse (tous les produits ligno-cellulosiques issus de l'agriculture et de la sylviculture comme les pailles, noyaux, écorces,...). Les tannins sont mélangés à de l'eau, à un durcisseur et à un agent moussant. Les propriétés de cette mousse sont la…

Les barres de Hopkinson permettent de mesurer la capacité d'absorption d'énergie des matériaux en situation de crash. Les matériaux cellulaires comme les mousses d'aluminium doivent être analysés sur des barres de faible impédance en nylon, et de gros diamètre. Les barres de Hopkinson permettent des essais de comportement des matériaux à des vitesses de déformation entre 100 et 1 000 s-1 dans le cadre de recherches sur le crash. L'imagerie rapide est couplée à des techniques de corrélation d…

Obstacle en forme d'aile d'avion. Des chercheurs viennent de mettre en évidence, grâce à une soufflerie originale, les propriétés de l'écoulement de la mousse autour d'un obstacle en forme d'aile d'avion. La mousse ralentit là où on lui offre plus de place, c'est-à-dire dans le creux sous l'aile, et accélère au-dessus de l'aile. La réponse de la mousse est dominée par l'élasticité des bulles. Pour réduire leur déformation, les bulles du bas tirent l'obstacle vers le bas, les bulles du haut le…

Mousse de ß-SiC (carbure de silicium) utilisée comme support de catalyseur dans les réactions de dépollution des gaz d'échappement des moteurs diesel.

Structure interne d'une mousse métallique observée par tomographie à rayons X non destructive. Ici après compression, on constate l'apparition d'une bande de déformation perpendiculaire à l'axe de sollicitation. Les zones de déformation sont entourées de pointillés. Ce matériau trouvera peut-être une application dans l'absorption de l'énergie des chocs lors d'accidents automobiles. (Réf. Le journal du CNRS Février 2002).