Des chercheurs de l'Université métropolitaine de Tokyo ont révélé comment les mousses liquides s'effondrent en observant des événements d'effondrement individuels avec la microscopie vidéo à haute vitesse. Ils ont découvert que les fissures dans les films entraînaient un front liquide fuyant qui balayait la bordure du film d'origine, inverse sa forme, et libère une goutte, qui frappe et casse d'autres films. Leurs observations et leur modèle physique fournissent des informations clés sur la façon de rendre les mousses plus ou moins résistantes à l'effondrement.

Comprendre comment les mousses s'effondrent est une affaire sérieuse. Qu'il s'agisse de s'assurer que les mousses extinctrices restent suffisamment cohérentes pour éteindre les flammes, nettoyer les mousses toxiques dans les mers et les rivières, ou simplement obtenir la montée parfaite sur un gâteau, comprendre comment les matériaux en mousse s'effondrent est essentiel pour adapter leurs propriétés, à la fois pour garder les mousses plus longtemps ou les aider à disparaître plus rapidement.

Une équipe dirigée par le professeur Rei Kurita de l'Université métropolitaine de Tokyo a mené des expériences de vidéomicroscopie à haute vitesse sur des mousses liquides. En générant des mousses prises en sandwich entre deux minces, plaques transparentes, ils ont un accès direct à toute la gamme des phénomènes complexes qui se produisent lorsqu'ils commencent à s'effondrer. Dans des travaux antérieurs, ils ont montré qu'un moyen clé de l'effondrement des mousses est la génération de gouttelettes lorsque des films individuels se rompent. Ces gouttelettes s'envolent à grande vitesse et brisent d'autres films environnants, conduisant à une cascade de casses qui provoquent la décomposition de la mousse. Encore, on ne savait pas encore exactement comment les gouttelettes se formaient. Surtout, il n'était pas clair quand les gouttelettes se sont formées et quand elles ne l'ont pas été.

Maintenant, l'équipe a commencé à démêler le mécanisme complexe derrière la fabrication de ces gouttelettes. Lorsqu'une fissure initiale se forme dans un film, le film recule et laisse une ligne vacillante de liquide à l'endroit où se trouvait la bordure originale du film, appelée bordure de plateau vertical libéré (RVPB). Pendant qu'il vacille, il y a une accumulation de liquide au centre du RVPB. Lorsqu'une autre fissure est créée dans le film restant, une ligne de liquide fuyante est créée, qui balaie le RVPB.

De façon intéressante, des vidéos ont montré que ce front a tendance à s'inverser lorsqu'il se déplace. L'équipe a découvert que cela est en grande partie dû à un effet d'inertie, car la partie centrale plus lourde se déplace moins sous une force constante. Surtout, c'est cette inversion qui provoque finalement la libération d'une gouttelette, initier une cascade d'événements de casse de film. Leur travail contraste avec les enquêtes précédentes qui se sont penchées sur des films individuels debout; l'accumulation de liquide au milieu des RVPB n'est possible qu'à l'intérieur des mousses, où le liquide peut être fourni par les films et les bordures environnants. Le modèle physique qu'ils ont développé pour décrire la dynamique s'est avéré donner des prédictions fiables de la vitesse du front et des échelles de temps pertinentes.

Finalement, l'équipe a remplacé les réactifs de laboratoire par un détergent ménager et a répété l'expérience, créant une mousse beaucoup plus durable. Quand une bulle éclate sur le côté, ils ont trouvé une accumulation similaire de liquide au centre des RVPB, bien que nettement moins qu'avant. L'élasticité améliorée du film signifiait également qu'il était extrêmement improbable que deux fissures se forment dans le même film; cela signifiait qu'aucune gouttelette ne s'était formée, c'est à dire., pas d'effondrement collectif de la bulle :au vu du mécanisme trouvé ci-dessus, cela montre de manière concluante que moins de transport dans les RVPB et moins de fissures ont contribué directement à la stabilité de la mousse. Des informations comme celles-ci sont vitales pour guider la conception de nouveaux matériaux en mousse aux propriétés améliorées; l'équipe espère que leur travail pourra inspirer des matériaux d'isolation de pointe, détergents, produits alimentaires et cosmétiques.