Matière molle

Expériences sur les mousses

Ces expériences illustrent, à travers l'exemple des mousses liquides, les propriétés physiques des fluides complexes en général, dont le comportement macroscopique est lié à l'existence d'une structure interne à l'échelle mésoscopique.

Les mousses donnent un exemple très pédagogique de ce lien car la structure interne des bulles dans la mousse est aisément observable. On présente une série d'expériences en 4 étapes qui vont de l'échelle locale vers l'échelle macroscopique.
Après une rapide observation de divers matériaux structurés en mousses (étape 1), on présente les lois d'équilibre locales qui fixent l'arrangement des films de savons entre eux et de leurs jonctions, en plongeant des cadres de formes géométriques appropriées dans un bain d'eau savonneuse (étape 2). En complexifiant la forme du cadre et donc en augmentant le nombre de films de savon dans le système, on constate que ce petit nombre de règles locales (nombre de films de savon qui se rencontre à une arête, nombre d'arêtes à un sommet) est toujours parfaitement respecté.
A la troisième étape, on observe une mousse à 2 dimensions (monocouche de bulles écrasée entre deux plaques transparentes) et on constate que le respect des règles locales a des conséquences sur la forme des bulles dans la mousse et sur la statistique de répartition des bulles (nombre de côtés des bulles, etc...)
Enfin (étape 4), en utilisant de la mousse à raser que l'on peut comprimer entre deux plaques, on explore les propriétés mécaniques macroscopiques des mousses, tantôt solides et tantôt liquides en fonction de la force appliquée. On est alors en mesure de comprendre le lien entre la structure des bulles qui entrave leur déplacement relatif et la réponse macroscopique de la mousse.