De l'éclatement d'une bulle à ses applications dans l'industrie

L'éclatement d'une bulle : un phénomène universel, ultra-courant, poétique pour le commun des mortels... Et aujourd'hui entièrement décrypté par les chercheurs du CNRS de l'Institut de physique de Rennes et des universitaires de Harvard et Princeton aux Etats-Unis, dont les travaux sont publiés cette semaine dans la très prestigieuse revue Nature ! Car l'on ne soupçonne pas que ce qui nous semble si commun, cache un processus complexe dont la découverte trouvera sans doute de nombreuses applications dans l'industrie, notamment la production de verre.  De l'observation... Tout est partie de l'observation par les scientifiques James C. Bird et son collègue français Laurent Courbin - sous la direction de leur chef d'équipe et co-auteur de la découverte Howard A. Stone - de l'étalement de bulles sur différentes surfaces qui, lorsqu'elles éclatent, provoquent la formation d'anneaux. Des anneaux "visibles un peu partout : dans une flaque d'eau un jour de pluie, dans l'évier quand on lave la vaisselle, sur l'écume à la surface de l'océan..." Et les scientifiques de s'interroger sur l'origine de ces "anneaux" si couramment observés et de découvrir que : "Quand une bulle éclate, elle ne disparaît pas simplement, mais se divise en un anneau de bulles plus petites, entraînant une cascade d'éclatements de bulles", explique le CNRS dans un communiqué. Un phénomène que l'on ne peut pas observer à l'œil nu, mais que les chercheurs ont réussi à modéliser après l'avoir filmé à l'aide d'une caméra spéciale. La bulle éclate sur la surface (solide ou liquide), le film liquide se rétracte, formant un tube courbé refermé sur lui-même, que les scientifiques décrivent comme "comparable à un donut, le fameux beignet américain". Cette structure se déstabilise par la suite en un anneau constitué de bulles dix fois plus petites que la première.  ... à l'application industrielle Et là où l'application industrielle se fait jour, c'est qu'ils ont également compris comment maîtriser ce phénomène, voire le supprimer. "Ces études, se félicite ainsi le CNRS, pourraient profiter à des procédés industriels comme la production de verre, pour lesquels la présence de bulles interfaciales et leurs effets sont préjudiciables ". De même, pour les procédés utilisant des mousses : "en effet, l'éclatement et la disparition d'une bulle dans une mousse est l'un des mécanismes par lesquels elle vieillit." Enfin, le phénomène expliqué pourra également avoir des applications dans le domaine de l'océanographie. "Depuis une cinquantaine d'années on sait que lorsque de petites bulles éclatent à la surface d'un liquide, des petites gouttelettes sont projetées en l'air. C'est ce phénomène qui explique pourquoi on peut avoir le visage aspergé quand on boit un soda !" explique le CNRS. Les travaux des chercheurs permettent d'éclairer plus particulièrement le "rôle joué par les grandes bulles interfaciales dans la formation des aérosols -ensemble de particules, solides ou liquides, en suspension dans un milieu gazeux - et plus particulièrement des embruns."

A venir...

Point important découvert par les scientifiques : "les mécanismes physiques à l'origine de l'éclatement des bulles seraient indépendants de la nature de la bulle", le test ayant été fait avec des liquides visqueux comme l'huile, ainsi que des solutions jusqu'à 5000 fois plus visqueuses que l'eau. L'équipe ne va pas s'arrêter là ! Ce phénomène s'applique-t-il également à des matières comme le verre en fusion, la lave ou la boue ? Après cette première étape, voilà désormais leurs axes de travail. Et tout ça à partir d'une simple bulle... Visualiser le film réalisé par l'équipe montrant l'éclatement des bulles et la formation des anneaux de petites gouttes : "Ce film montre l'éclatement d'une bulle en contact avec une surface solide, et met en évidence le mécanisme en deux temps conduisant à la formation d'un anneau formé de bulles environ 10 fois plus petites que la bulle initiale. Le phénomène est simultanément enregistré de coté (à gauche sur la vidéo) et de dessous (à droite sur la vidéo). Temps donné en millième de seconde."