Ressource pédagogique : Des grains à la pâte

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Description (résumé)

Conférence expérimentale à l'ESPCI du 12 avril 2010, par Michel Cloître, Clémentine Locatelli, ESPCI ParisTech L’argile du potier, les émulsions, les encres sérigraphiques, les pâtes dentifrices, partagent beaucoup de propriétés étonnantes. Solides au repos, liquides sous sollicitation, ces matériaux glissent en avalanches sans se déformer, ou au contraire s'écoulent comme des liquides, se fracturent, vieillissent sur des temps très longs. Leur connaissance est la clé de la réussite dans les applications et jette un éclairage nouveau sur la physique des matériaux désordonnés. En dépit de leur grande diversité, les matériaux pâteux présentent de nombreux comportements génériques. Ce sont des matériaux cohésifs qui se comportent comme des solides élastiques lorsqu’ils sont peu déformés mais qui peuvent se déformer ou même s’écouler lorsqu’on leur applique une grande déformation. Ces propriétés les distinguent des solutions de polymère viscoélastiques ou des milieux granulaires qui sont en général non cohésifs. Un microscope suffit en général à explorer la structure de la plupart des pâtes à l’échelle de leurs constituants. Nous découvrons alors que les pâtes sont constituées de particules solides ou déformables dispersées dans une phase continue qui peut être un solvant ordinaire ou un milieu complexe contenant des polymères, des tensio-actifs, … ou d’autres particules. L’art de la formulation consiste à ajuster les interactions entre la phase dispersée, les « grains », et la phase continue, le « liant », pour obtenir la cohésion, l’élasticité et les propriétés d’écoulement requises. Cette problématique est bien illustrée dans le cas d’un matériau cimentaire. Le ciment sans adjuvant se comporte comme un milieu granulaire humide dépourvu de cohésion. L’ajout d’un adjuvant polymère le transforme en une pâte cohésive et élastique qui peut être mise en forme facilement et utilisée dans de nombreuses applications. Cette problématique est au centre du développement des matériaux nouveaux dans l’industrie du bâtiment ou de la fabrication des céramiques.

"Domaine(s)" et indice(s) Dewey

• Physique (530)

Thème(s)