Rhéophysique, la matière dans tous ses états

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La peinture, le dentifrice ou la purée ont parfois des propriétés surprenantes, entre liquide et solide. La rhéophysique étudie les comportements des polymères, des émulsions ou encore des colloïdes, que vous découvrirez dans ce dossier.

  
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Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi le dentifrice formait une belle pâte sur la brosse à dents avant de se liquéfier dans la bouche ? Une question parmi d'autres que la rhéophysique aide à décrypter. Cette discipline analyse les propriétés de toutes sortes de fluides, dits non newtoniens, à la frontière solide-liquide.

Certains matériaux correspondent à des états de la matière qui sortent du cadre habituel de la physique des gaz, liquides ou solides moléculaires puisqu'ils sont composés d'éléments plus gros : polymères, cellules, grains, bulles, gouttes, etc. En pratique, on cherche à analyser leurs évolutions internes telles que le vieillissement, la déstructuration, ou encore la séparation de phases, à mettre au point les matériaux en fonction des propriétés recherchées, ou bien à en inventer de nouveaux aux propriétés plus originales.

Dentifrice étalé sur une brosse à dents et mousse à raser : deux matériaux du quotidien facilement modelables, et qui peuvent s’écouler. © Philippe Coussot

Pour cela, il est essentiel de comprendre comment se déforment ou s'écoulent ces matériaux en fonction des interactions et des structures formées par les éléments qu'ils contiennent. Avec ce dossier, l'ingénieur en chef des Ponts, des Eaux et Forêts Philippe Coussot détaille quelques grandes classes de matériaux (les polymères, les émulsions, les colloïdes) qui jouent un rôle fondamental dans notre vie quotidienne.

Peintures formant des gouttes arrêtées sur un mur vertical et étalement d'un mortier colle. Ces deux matériaux, proches d’un liquide, durcissent et prennent les propriétés d’un solide. © Philippe Coussot

Dans chaque cas, il montre comment la structure interne particulière de chacun de ces matériaux est à l'origine de comportements mécaniques originaux et parfois surprenants. Le tout grâce à la technique de mesure de ces comportements : la rhéométrie.