Laboratoire Matière et Systèmes Complexes

MSC : Pierre Rognon (post-doc 2007-2008), Cyprien Gay, Marc Durand, Francois Graner

Collaborations : Howard Stone (Princeton), Sylvain Bénito, Charles-Henri Bruneau, Thierry Colin (Bordeaux), Doug Reinelt (SMU, Dallas, Texas, USA), François Molino (Montpellier).

Les mousses sont des matériaux complexes, du fait qu’elles sont constituées d’éléments déformables en contact (les bulles). La dynamique de ces bulles est encore mal comprise. Au laboratoire, nous étudions d’une part la dynamique rapide des mousses et d’autre part la mécanique à plus basse fréquence, appelée rhéologie.

Le matériau mousse est un solide puisqu’il ne coule pas (du moins tant que la coalescence, le mûrissement ou le drainage n’interviennent pas). C’est néanmoins un solide plastique dont le seuil d’écoulement se situe à de grandes déformations. Nous nous intéressons donc à plusieurs questions concernant sa rhéologie.

 Au niveau local, lorsque la mousse s’écoule, les bulles glissent les unes sur les autres. On étudie la dynamique du processus de relaxation local (processus T1) associé au changement de bulles voisines. [1]

 Au niveau macroscopique, nous avons élaboré un modèle rhéologique continu qui rend compte de ces propriétés de seuil et d’écoulement [2,5].

 Une autre propriété macroscopique est que le matériau mousse se dilate légèrement lorsqu’il est déformé, comme un matériau granulaire. Nous nous intéressons à l’origine physique de cette dilatance dans le cas des mousses [3,4].

 [1] M. Durand and H. A. Stone, “Relaxation time of the topological T1 process in a two-dimensional foam”, Phys. Rev. Lett. 97 226101 (2006)

 [2] S. Bénito, C.-H. Bruneau, T. Colin, C. Gay, F. Molino, ”An elasto-visco-plastic model for immortal foams or emulsions”, Eur. Phys. J. E 25 225-­251 (2008)

 [3] Pierre Rognon, François Molino, Cyprien Gay, "Prediction of positive and negative elastic dilatancy in 2D and 3D liquid foams", EPL 90(3) 38001 (2010)

 [4] Cyprien Gay, Pierre Rognon, Doug Reinelt, François Molino, "Rapid Plateau border size variations expected in three simple experiments on 2D liquid foams", Eur. Phys. J. E 34 1-11 (2011).

 [5] Sylvain Bénito, François Molino, Charles-Henri Bruneau, Thierry Colin, Cyprien Gay, "Non-linear oscillatory rheological properties of a generic continuum foam model : comparison with experiments and shear-banding predictions", Eur. Phys. J. E 35 51 (2012).