Structures et propriétés des mousses adhésives – Moustick

Les mousses liquides sont des dispersions concentrées de bulles de gaz dans une solution de tensioactifs. L’interaction entre les surfaces du film entre deux bulles voisines est généralement répulsive et dans ce cas, les mousses ont à l'équilibre une structure d’énergie interfaciale minimale. Lorsqu’on utilise des tensioactifs ioniques et qu’on ajoute une forte concentration de sel à la solution moussante, l’interaction électrostatique entre les surfaces du film devient attractive, ce qui induit une adhésion entre les bulles. Ces « mousses adhésives », nouveaux objets de la matière molle, sont au cœur de notre projet. Nous proposons d’en étudier la structure, le vieillissement et le comportement rhéologique.

Notre projet se fonde sur une approche multi-échelles. Pour identifier et étudier le mécanisme d'attraction, nous mesurerons par diffraction et diffusion de rayons X la répartition des charges ioniques dans un film de savon suspendu. La théorie du "strong coupling" dans un liquide ionique nano confiné entre des interfaces chargées prédit une attraction interfaciale liée à une organisation ordonnée des ions dans le film. Nous chercherons à la détecter pour valider la théorie et pour comprendre comment nous pouvons contrôler l'attraction. L’impact de l’attraction sera étudié à l'échelle des contacts entre bulles individuelles et au niveau de la réponse mécanique macroscopique. Nous établirons un diagramme de phase qui identifie, en fonction de la fraction volumique liquide et de l'énergie d'adhésion, les structures d’empilement à l’équilibre de bulles monodisperses. Pour obtenir des mousses de fraction liquide, homogène et librement ajustable, nous utiliserons un lit fluidisé inversé où le drainage est compensé par une injection continue de liquide. Ce travail expérimental sera guidé par des simulations numériques, réalisées avec le code de calcul Surface Evolver. Nous étudierons également comment les mousses adhésives liquides vieillissent, et comment elles peuvent être solidifiées pour obtenir des mousses solides avec de nouvelles propriétés mécaniques.