Ce projet vise à favoriser la collaboration entre des chercheurs issus de la communauté scientifique locale et des chercheurs provenant d’instituts étrangers de renommée mondiale sur la thématique des mousses liquides. Mieux appréhender leur mécanisme de fonctionnement permettrait d’améliorer les propriétés d'absorption de la mousse et pourrait conduire à de nouvelles applications dans tout type de domaines.
La mousse liquide comme super-absorbeur d’énergie
Les mousses liquides sont des produits de tous les jours : nous les utilisons pour nous raser ou lorsque nous mangeons des crèmes fouettées. Qu'elles soient utilisées en application sur notre visage ou pour l'alimentaire, leurs textures sont à la fois très connues et très appréciées.En revanche, nous connaissons moins bien leurs propriétés particulières d'absorption d'énergie. En effet, les mousses sont également utilisées pour l'absorption sonore, l'atténuation des ondes de choc ainsi que pour le déminage (mines antipersonnel).
Les mousses aqueuses sont des fluides complexes qui possèdent des propriétés structurales et mécaniques exceptionnelles. Au premier regard, on dirait qu'elles sont simplement constituées de bulles de gaz en contact au sein d'une phase liquide. Mais à y regarder de plus près, ces dernières sont inextricablement liées aux écoulements s'opérant à l’échelle des bulles, des films ou interactions induits par la gravité ou une sollicitation mécanique déclenchée. Ces phénomènes sont à la fois multi-échelles et très dissipatifs (perte d’énergie).
Les mousses liquides peuvent alors aussi se voir comme des dispersions concentrées de bulles de gaz dotées d'une structure très complexe organisée sur plusieurs échelles de longueurs caractéristiques : depuis la taille des bulles, à l’épaisseur des films de savon jusqu’à l’échelle nanométrique des molécules tensioactives absorbées en monocouches aux interfaces liquide-gaz. Ce sont ces molécules tensioactives qui stabilisent les mousses et leur confèrent des propriétés mécaniques uniques à leurs interfaces liquide/gaz.
Les propriétés physiques des mousses découlent ainsi des couplages entre différents processus s'opérant à de multiples échelles. Les mécanismes exacts en jeu dans de tels processus sont encore inconnus et une meilleure compréhension pourrait conduire à de nouvelles applications et à l'amélioration des propriétés d'absorption des mousses.
Une collaboration avec des universités classées au premier rang
Pour ce projet, des chercheurs de l'équipe " fluides complexes" de l'Institut de physique de Nice (INPHYNI) d'Université Côte d'Azur s'associent à de nouveaux partenaires en vue de nous éclairer sur les mécanismes physique à l'oeuvre à l'intérieur des mousses liquides. Les partenaires de ce projet sont des chercheurs de l'Université de Cambridge et l'Université d'Aberystwyth.
Plus précisément, le porteur du projet, Christophe Raufaste, prévoit de passer 8 mois, de janvier 2018 à août 2018, à Cambridge dans le groupe du Prof. Goldstein pour développer une étude expérimentale dans le domaine de la dynamique rapide des mousses liquides. En parallèle, l'expertise du groupe du Prof. Cox (Aberystwyth University) sera indispensable concernant les aspects numériques du projet.
Avec ce consortium, une approche à la fois physique et mathématique est ainsi utilisée pour mieux appréhender les mousses liquides. Les scientifiques prévoient de combiner expériences, théorie et simulations numériques pour étudier, par exemple, l'impact d'objets sur une mousse liquide ou les instabilités d'écoulement qui se développent lors de perturbations de grande amplitude.
Avec ce travail de recherche, l'équipe " fluides complexes" de l'Institut de physique de Nice vise un double objectif. D'une part, mieux nous éclairer sur les mécanismes d'écoulements internes complexes à la fois locaux et à grande échelle s'opérant au sein des mousses liquides et occasionnant par la même leur vieillissement.
La mise en lumière des propriétés mécaniques de ce type de mousse (écoulement, plasticité), offrirait d'ailleurs une visibilité internationale à Université Côte d'Azur (UCA). Les conclusions de ces études devraient effectivement avoir une répercussion notable au sein de la communauté scientifique universitaire par des publications dans des revues scientifiques à fort impact.
D'autre part, les chercheurs de l'Institut de physique de Nice nourrissent un autre objectif, celui de consolider leur position en tant que leader dans ce domaine. Le groupe du Prof. Goldstein étant un leader mondial dans le domaine de la mécanique des fluides, mais aussi des phénomènes de non-équilibre liés à la physique biologique, le séjour de Christophe Raufaste à Cambridge, lui permettrait de s'immerger dans un environnement dynamique dans le domaine de la physique du vivant afin de renforcer un axe de recherche interdisciplinaire devenu majeur à Nice. Il s'agit la physique de la matière vivante (http://physbio.unice.fr).
Grâce à ce séjour, le porteur pourra ainsi acquérir des connaissances de base et des compétences dans des domaines tels que la locomotion animale, la dynamique collective, la matière active, etc.
| L'Académie Systèmes Complexes soutient ce projet pour faciliter les interactions entre les partenaires et finance avec une subvention de 8k€ de longs séjours de chercheurs entre les instituts associés et des compensations pour des heures d'enseignement. |
Pour en découvrir plus sur ce projet, cliquez ici.