Parlons peu parlons Science

Mam’selle Bulle

Par Marion Guillaumin.

L’année 2014 s’est plutôt bien terminée pour Lorène Champougny, doctorante au laboratoire de physique des solides à Paris, puisqu’elle a reçu une bourse Oréal-UNESCO ’Pour les Femmes et la Science’, afin de récompenser ses travaux sur la dynamique des films et des bulles de savon.

En effet, elle a publié un article concernant la durée de vie d’une bulle verticale, la taille maximale de cette dernière ainsi que le processus d’éclatement. L’équipe de recherche a montré que le film présente deux zones au cours de sa génération (cf schémas et photographies issues de vidéos dans la publication ci-jointe sous l’article) : la zone de Frankel à la base du film, dont l’épaisseur est plus importante que celle au sommet, nommée « film noir ». La durée de vie d’une bulle de savon, ici de l’ordre de 22 à 82 secondes selon la zone, dépendrait du tensio-actif utilisé et des paramètres physiques de l’expérience. Cette étude a mis en évidence, pour la première fois, que le temps de vie d’une bulle diminue avec l’augmentation de la vélocité (vecteur vitesse). En d’autres termes, un film plus épais se rompt plus rapidement qu’un film plus mince, contrairement à ce que les scientifiques supposaient. Le film plus mince est donc plus stable (en durée de vie) mais est plus petit qu’un film épais. Les molécules de savon se répartissent de manière stochastique lors du tirage du film et sont moins nombreuses dans la zone fraîchement créée. Ainsi, le poids du film devient de plus en plus important au fur et à mesure de son allongement et finit par atteindre une longueur maximale. La force qui tient le poids du film (effet Marangoni) devient trop faible et entraîne alors la rupture.

En bref, comment une bulle éclate ?
Après un temps défini, un trou apparaît dans la zone dite « noire » et se propage à grande vitesse jusqu’à la base de la surface molle ; ce qui traduit la rupture du film.
Jusqu’à présent, les travaux montraient que l’éclatement des films horizontaux est régi par le hasard. Or, cette présente étude met en évidence qu’un film vertical, quant à lui, entraîne une rupture parfaitement déterministe qui dépend de la vitesse de formation, de la nature et de la concentration en molécules de savon utilisées, ainsi que de l’élasticité de la surface (viscosité de la solution).

Si fondamental que ça ?
D’après la doctorante, ce volet de recherche intéresserait l’industrie. Comprendre ce qui engendre la rupture d’une bulle permettrait de mieux contrôler sa durée de vie. Elle explique que dans un shampoing ou dans un extincteur, on souhaite que les bulles durent longtemps, contrairement à une lessive. De plus, les mousses solides sont fabriquées à partir d’un liquide contenant de nombreuses bulles ; si leur durée de vie est faible, elles fusionnent au moment de la solidification et entraîneront de grands espaces vides dans la mousse et vice-versa. C’est ce qui fait, par exemple, la différence entre les matelas mous et durs.

A noter

Cet article est issu d’une Chronique de l’an dernier ; retrouvez une dizaine d’articles rédigés par Marion. Elle y parle de notre gras doux disparu, de mémoire spatiale, de cambriolages simulés au service de la Science, mais aussi de notre tendance à se jeter sur la crème glacée plutôt que sur le jus de carotte lorsque l’on déprime !

A (re)voir : article sur la formation des bulles de savon, toujours par Marion.


titre documents joints

Saulnier et al. 2014

5 mai 2016
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1.1 Mo

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