Laboratoire Matière et Systèmes Complexes

Le poids du gel coiffant est insuffisant pour le faire s’écouler. ©MSC

Une peinture s’étale comme un liquide épais. Mais une fois étalée, elle ne s’écoule plus, même sur un mur vertical. Pourquoi ? Si la couche de peinture est fine, son poids est faible. Or, la peinture est un fluide particulier, qui s’écoule seulement au-dessus d’une certaine force, appelée seuil d’écoulement. Pourquoi dans une avalanche, le sable coule-t-il en surface et est-il immobile en-dessous ? Dans l’avalanche, les grains sont peu imbriqués et peuvent bouger les uns par rapport aux autres. En-dessous, le milieu est plus compact : son seuil d’écoulement est plus élevé, et il ne coule pas. D’autres systèmes (mousses, micelles,…) peuvent également faire apparaître des régions d’écoulement et des régions statiques.

©MSC

Certains matériaux épaississent en s’écoulant (maïzena), ou au contraire deviennent plus fluides (yaourt). La rapidité de la déformation joue souvent aussi un rôle. Ainsi, la pâte silly-putty, constituée de polymère, s’étale en quelques minutes comme un miel épais. Et pourtant, si on la déforme beaucoup plus rapidement, elle se comporte élastiquement : on peut la faire rebondir comme une balle.

Ces comportements, particuliers aux fluides complexes, proviennent de leur structure mésoscopique (grains, bulles, gouttelettes, polymères, micelles géantes). Par exemple, dans l’avalanche, l’écoulement du sable modifie le degré de compaction des grains, ce qui en retour autorise ou non l’écoulement. Pour les chercheurs de ce domaine, le défi à relever est d’interpréter à l’échelle microscopique le couplage structure/écoulement observé à notre échelle.

Avalanches sur une dune de sable du sud ouest marocain. ©MSC

MSC, Bâtiment Condorcet

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