Comment le dentifrice reste-t-il dans son tube et ne suinte pas lorsque l'on retire le bouchon ? Qu'est-ce qui fait qu'un sol apparemment solide se libère soudainement en un glissement de terrain ? Définir exactement comment les matériaux mous s'écoulent et se saisissent a échappé aux chercheurs pendant des années, mais une nouvelle étude explique ce mouvement complexe à l'aide d'expériences relativement simples. La capacité de définir, et éventuellement de prédire, le flux de matières molles profitera aux personnes qui s'occupent de tout, du fromage à tartiner aux avalanches.

L'étude, qui a été réalisée à l'Université de l'Illinois, Urbana-Campaign, est publié dans le Actes de l'Académie nationale des sciences .

« Nous constatons que le flux de matières douces est davantage une transition graduelle que le changement brusque suggéré par les modèles actuels, " a déclaré Simon Rogers, professeur de génie chimique et biomoléculaire, qui a dirigé l'étude et est affilié au Beckman Institute for Advanced Science and Technology de l'U. of I.

L'équipe a développé un nouveau protocole de test qui permet aux chercheurs de mesurer séparément les comportements individuels de type solide et liquide de ces matériaux, ce qui n'avait jamais été fait auparavant, dit Gavin Donley, un étudiant diplômé et auteur principal de l'étude.

Dans le laboratoire, l'équipe a soumis une variété de matériaux mous différents - un microgel polymère, gomme de xanthane, un matériau semblable à du verre et une solution de polymère chargée - pour cisailler la contrainte et mesurer les réponses de contrainte individuelles de type solide et liquide à l'aide d'un appareil appelé rhéomètre.

"Nos expériences nous montrent une vue beaucoup plus détaillée et nuancée du flux de matière molle, " a déclaré Donley. "Nous voyons une transition continue entre les états solide et liquide, ce qui nous dit que les modèles traditionnels qui décrivent un changement brutal de comportement sont simplistes. Au lieu, nous voyons deux comportements distincts qui reflètent la dissipation d'énergie via des mécanismes solides et fluides."

L'objectif immédiat de l'équipe est de transformer cette observation expérimentale en un modèle théorique qui prédit le mouvement des matériaux mous, dit Rogers.

« Les modèles existants sont insuffisants pour décrire les phénomènes que nous avons observés, " a-t-il dit. " Nos nouvelles expériences prennent plus de temps, mais ils nous donnent une clarté et une compréhension remarquables du processus. Cela nous permettra de faire avancer la recherche sur les matériaux souples dans une direction légèrement différente qu'auparavant. Cela pourrait aider à prédire les comportements de nouveaux matériaux, bien sûr, mais aussi aider à relever des défis de génie civil comme les coulées de boue, ruptures de barrages et avalanches."