Projet ANR-12-JS04-0001 – F2F : Des films liquides vers les mousses solides
Programme : JCJC - SIMI 4 - Physique des milieux condensés et dilués (JCJC SIMI 4) 2012
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Madame Emmanuelle Rio (Laboratoire de Physique des Solides)
Partenaires : Laboratoire de Physique des Solides
Montant : 217309.0 euros
Date de début : 2012
Durée : 48 mois
Résumé : Les mousses solides sont des réseaux complexes de bulles piégées dans une matrice solide. Elles peuvent être interconnectées comme dans une éponge (cellules ouvertes) ou séparées par des films minces (cellules fermées), différence fondamentale pour les applications. Pourtant, le contrôle de cette connectivité est presque exclusivement empirique. Le but de ce projet est donc d’apporter une base  scientifique permettant ce contrôle. Pour obtenir le produit désiré, on part souvent de mousses liquides qui sont solidifiées par la suite. La mousse doit être générée plus rapidement qu'elle n'est solidifiée pour conserver sa structure mais la connectivité est contrôlée par le rapport temps de rupture/temps de solidification. 
Dans ce projet, nous nous concentrerons sur le contrôle de la rupture des films qui séparent les bulles et mettrons en place des expériences permettant de mesurer et comparer les différents temps caractéristiques en jeu (génération, drainage, rupture et solidification du film). En effet, même si le mécanisme d'ouverture d'un trou dans un film de savon est bien connu, on ne sait toujours pas ce qui contrôle son ouverture, en particulier en dynamique (pendant le drainage ou la génération). Nous avons obtenu des résultats préliminaires montrant que cette rupture est intimement liée à la forme du film de savon et donc à son temps de drainage qui est, à son tour, intimement lié à la condition aux limites à l'interface liquide/air. Cette condition aux limites est viscoélastique et détermine la mobilité de l’interface, rigide ou mobile selon les propriétés des tensioactifs stabilisant le film. De nombreuses descriptions existent dans la littérature,  mais, soit elles sont incomplètes (rhéologie de surface) ou elles introduisent un paramètre ad-hoc (longueur de glissement). L’un des buts du projet est de combiner  théorie et expérience pour obtenir une description la plus complète possible de cette condition aux limites, en reliant directement la mobilité de l’interface à la nature des tensioactifs. Cette tâche étant complexe et ambitieuse, nous commencerons par travailler sur des systèmes modèles avant d’ajouter les ingrédients permettant de se rapprocher de la solidification (présence de polymères, réticulation).
Pour s'attaquer à ce projet, E. Rio, la coordinatrice, a choisi de rassembler une équipe formée de chercheurs complémentaires. Elle a à la fois une solide culture en hydrodynamique et 5 ans d'expérience dans la recherche impliquant la physico-chimie, ce qui lui a permis de s'apercevoir de l'importance de faire travailler ensemble des chercheurs de ces deux communautés. Elle est particulièrement bien placée pour le faire car l'équipe de Dominique Langevin, à laquelle elle appartient, a été très active pour démontrer l'importance de la physico-chimie dans l'étude la physique des mousses. Coordonner ce projet est l'occasion pour elle de devenir complètement autonome sur une activité qu'elle a mise en place ces dernières années et pour laquelle elle est déjà internationalement reconnue. Ce projet ne saurait être mené sans la participation d'un théoricien, d’où la participation de B. Scheid (ULB, Bruxelles) spécialiste de la modélisation de films minces en présence d’interfaces visqueuses et élastiques. F. Restagno, en tant que spécialiste de la friction aux interfaces sera aussi impliqué dans le projet. A la fin du projet, W. Drenckhan, qui fait partie de la même équipe qu'E. Rio sera d'une aide précieuse car elle est mène une recherche active sur la solidification des mousses liquides. Cette équipe, accompagnée d'un thésard financé par l'ANR aura ainsi toutes les clefs en main pour mener à bien le projet.