Les mousses sont omniprésentes dans notre vie quotidienne, des bulles de notre bière à la mousse de notre dentifrice. Ils sont également utilisés dans une grande variété d’applications industrielles, telles que l’agroalimentaire, les cosmétiques et les produits pharmaceutiques.

La stabilité des mousses est un facteur critique dans bon nombre de ces applications. Si une mousse s’effondre trop rapidement, elle peut perdre sa fonction voire devenir dangereuse. Par exemple, la mousse d’un extincteur doit être suffisamment stable pour étouffer les flammes, tandis que la mousse d’une crème à raser doit pouvoir conserver sa forme suffisamment longtemps pour que l’utilisateur puisse l’appliquer sur son visage.

Malgré leur importance, les mécanismes par lesquels les mousses s’effondrent ne sont pas entièrement compris. Cela est dû en partie au fait que les mousses sont des systèmes complexes qui peuvent être influencés par divers facteurs, tels que la tension superficielle du liquide, la viscosité du liquide et la présence de tensioactifs.

Dans une nouvelle étude, des chercheurs de l’Université de Californie à Santa Barbara ont identifié deux mécanismes physiques distincts expliquant la façon dont les mousses simples s’effondrent. Le premier mécanisme est appelé « drainage et effondrement » et il se produit lorsque le liquide contenu dans la mousse s'écoule des bulles, provoquant leur effondrement. Le deuxième mécanisme est appelé « coalescence de bulles » et se produit lorsque deux bulles ou plus fusionnent pour former une bulle plus grande.

Les chercheurs ont découvert que l’importance relative de ces deux mécanismes dépend des propriétés de la mousse. Pour les mousses à tension superficielle élevée, le drainage et l’effondrement sont le mécanisme dominant. Pour les mousses à faible tension superficielle, la coalescence des bulles est le mécanisme dominant.

Les découvertes de l'équipe pourraient conduire à de nouvelles façons de contrôler la stabilité des mousses. Par exemple, en ajoutant un tensioactif à une mousse, il peut être possible de réduire la tension superficielle et d’augmenter la stabilité de la mousse.

L'étude a été publiée dans la revue Physical Review Letters.

Résumé

Nous identifions deux mécanismes physiques distincts pour l'effondrement des mousses simples :le drainage et l'effondrement, et la coalescence des bulles. Le drainage et l'effondrement se produisent lorsque le liquide s'écoule de la mousse, provoquant l'effondrement des bulles. La coalescence des bulles se produit lorsque deux bulles ou plus fusionnent pour former une bulle plus grande. Nous constatons que l'importance relative de ces deux mécanismes dépend des propriétés de la mousse. Pour les mousses à tension superficielle élevée, le drainage et l’effondrement sont le mécanisme dominant. Pour les mousses à faible tension superficielle, la coalescence des bulles est le mécanisme dominant. Nos résultats fournissent une compréhension fondamentale de la façon dont les mousses simples s’effondrent et pourraient conduire à de nouvelles façons de contrôler la stabilité des mousses.