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Pour transporter un liquide, faites-le mousser…

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Un verre de bière est plus facile à transporter qu’un jus de fruit, un cappuccino déborde moins facilement qu’un expresso : la mousse en surface limite le ballottement du liquide. De cette histoire de garçon de café, des chercheurs de Princeton et du CNRS ont tiré une solution pour véhiculer plus sûrement des carburants, du gaz liquéfié, des liquides dangereux...

Pour transporter un liquide, faites-le mousser… © DR

Le ballottement d’un liquide dans son récipient en mouvement ne préoccupe pas seulement les garçons de café. Dans les réservoirs des tankers et les transports de fluides industriels, le mouvement de la surface du liquide peut créer des projections ou débordements, et même induire des forces qui peuvent endommager ou déstabiliser un container. Mais c’est en observant ce qui se passe dans une tasse de café et un verre de bière que des chercheurs de l’université de Princeton (États-Unis) et du laboratoire Surface du Verre et Interfaces (CNRS / Saint-Gobain) ont eu l’idée d’approfondir le sujet.

Le point de départ : les liquides recouverts d’un peu de mousse - la bière, le café-crème - sont bien moins sujets à débordements quand on les transporte. Le phénomène peut-il être mesuré et mieux compris, pour être ensuite appliqué dans des contextes plus industriels ?

Les chercheurs ont donc construit un dispositif expérimental : un bac rectangulaire rempli d’un liquide avec un peu de solution moussante, une aiguille pour injecter de l’air et fabriquer des bulles (la mousse), un système pour faire vibrer le récipient, et une caméra rapide (100 images par seconde) pour observer ce qui se passe.

Les essais avec des fluides de différentes viscosités et densités ont montré qu’une mince épaisseur de mousse (5 couches de bulles) suffit pour amortir de manière significative le mouvement du fluide à la surface. Un modèle mathématique a permis de rendre compte de ces expérimentations. Les chercheurs pensent que ces résultats permettent d’envisager des utilisations pratiques des capacités d’amortissement de la mousse. Mais des études complémentaires devront d’abord être menées : le bac d’expérience était très étroit, afin de contraindre le liquide à un mouvement en 2D, plus simple à étudier. Le rôle de la troisième dimension devra donc être élucidé avant d’imaginer une utilisation à grande échelle.

Thierry Lucas

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