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La mousse est un milieu complexe constitué d'un matériau solide ou liquide intimement mêlé à du gaz. On parle respectivement de mousse liquides et de mousses solides.
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La mousse est formée de bulles séparées par des films, l’intersection de trois films constitue le bord de Plateau, quatre bords de Plateau se rejoignent au niveau d’un nœud. La phase liquide de la mousse est un réseau de bord de Plateau (Plateau border's). la mousse se forme par exemple à la surface des eaux agitées ou autres liquides. Le gaz (souvent de l'air) est donc dispersé en nombreuses bulles (on parle de phase dispersée),tandis que le liquide est entièrement continu (on parle de phase continue).
Le liquide, contenu dans une mousse, s’écoule entre les bulles sous l’effet de la gravité et des forces capillaires. La mousse est considérée dans la majorité des modèles comme un milieu poreux, constitué d’un réseau de canaux. En effet, le liquide circule en majorité dans le réseau de bords de Plateau et de nœuds, le liquide contenu dans les films est généralement négligé. Mais la mousse est un milieu poreux très particulier, les canaux sont déformables, fluides et varient en taille et en ouverture en fonction de la fraction de liquide qu’ils contiennent: la perméabilité n’est donc pas constante.
Pour observer cela, faites une expérience chez vous: Prenez une bouteille transparente et ajoutez un peu d'eau savonneuse. bouchez l'ouverture avec votre doigt et secouez énergiquement. vous obtenez une mousse qui apparait au 1er abord blanche... laissez "sécher" la mousse quelques minutes et elle devient transparente. avec votre doigt prenez une petite goutte d'eau et posez-la délicatement sur votre mousse sèche. Elle redevient blanche... en suivant le trajet du liquide. La mousse a été réhydratée, les bords de Plateau se sont ouvert pour laisser passer le liquide. c'est le drainage...
La diffusion multiple de la lumière couplée à un balayage vertical est la technique la plus employée pour suivre l’état de dispersion d’un produit, et par là même identifier et quantifier les phénomènes d’instabilité[1],[2],[3],[4]. Elle fonctionne avec les dispersions concentrées, sans dilution. Quand la lumière est envoyée dans l’échantillon, elle est rétrodiffusée par les bulles. L’intensité rétrodiffusée est directement proportionnelle à la taille et à la fraction volumique de la phase dispersée. Ainsi, les variations locales de concentration (drainage, synérèse) et les variations globales de la taille (mûrissement, coalescence) sont détectées et suivies.
Le processus cinétique de déstabilisation peut prendre du temps (jusqu’à plusieurs mois, voire plusieurs années pour certains produits) et ainsi, le formulateur doit utiliser des méthodes d’accélération, afin d’obtenir des durées de développement acceptables. Les méthodes thermiques sont les plus employées et consistent à augmenter la température afin d’accélérer les déstabilisations (en restant en deçà des températures critiques d’inversion de phase et de dégradations chimiques). La température n’affecte pas seulement la viscosité, mais également la tension interfaciale dans le cas des tensioactifs non-ioniques et plus généralement les forces d’interactions à l’intérieur du système. En stockant la dispersion à hautes températures, on simule les conditions de vie réelles d’un produit (par exemple un tube de crème solaire dans une voiture en été), mais également on accélère les processus de déstabilisation jusqu’à 200 fois.
Une mousse solide provient d'une mousse liquide par solidification du liquide. Celle-ci peut être obtenue par différentes voies selon la nature du liquide : solidification (par exemple au cours d'une trempe thermique), polymérisation, gélification.
Le pain est un exemple de mousse solide : la pâte s'est solidifiée lors de la cuisson. La mie de la plupart des pains sont des mousses ouvertes et sèchent assez vite car l'air circule en son sein. La mie de certains pains est toutefois une mousse fermée : ces pains sèchent beaucoup moins vite, même une fois entamés.
Des mousses synthétiques sont très répandues, comme les éponges utilisées pour le nettoyage. Ces mousses synthétiques sont généralement en polymère tel que :
etc.
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