Bouger pour rester souple, un nouveau coaching sportif pour gels en formation...

Faites-vous partie de ceux qui secouent leur pot de yaourt avant de l'ouvrir ? Mauvaise idée — ou peut-être excellente, selon ce que vous cherchez ! Le yaourt, comme la mayonnaise, le dentifrice, le béton frais ou les encres d'impression 3D, appartient à la grande famille des gels colloïdaux : des solides mous formés par l'agrégation de particules microscopiques en suspension dans un liquide. En s'attirant les unes les autres, ces particules tissent peu à peu un réseau qui emprisonne le liquide et confère au matériau sa tenue mécanique. Ce passage du liquide au solide, également nommé « transition sol-gel », est étudié depuis des décennies… mais presque toujours au repos, dans le confort feutré des laboratoires. Dans la réalité industrielle, en revanche, les gels se forment rarement dans ces conditions idéales : ils sont coulés, étalés, extrudés ou imprimés, tout en étant soumis à des déformations mécaniques parfois importantes. Comment ces perturbations influencent-elles la formation du réseau solide ? La question restait étonnamment peu explorée.

Ces recherches ont été menées dans le laboratoire CNRS suivants :

• Laboratoire de physique de l’École Normale Supérieure de Lyon (LPENSL, CNRS / ENS de Lyon)

Pour y répondre, des chercheurs du Laboratoire de physique de l’ENS de Lyon ont étudié la formation d'un gel colloïdal modèle soumis à des déformations oscillatoires de grande amplitude pendant sa gélification. Leurs expériences révèlent qu'au-delà de seuils bien définis d'intensité et de durée des sollicitations, le gel en formation développe un réseau reproductible de fissures macroscopiques. Loin d'être un simple défaut, cette microstructure endommagée modifie profondément les propriétés mécaniques du matériau. Si la présence de fissures réduit sa rigidité, elle accroît également sa capacité à dissiper l'énergie et à se déformer avant de céder, transformant progressivement un comportement fragile en une réponse plus ductile. Les chercheurs montrent en outre que cette évolution complexe laisse une empreinte remarquablement simple sur les propriétés viscoélastiques du gel. Une extension minimale du modèle fractionnaire de Maxwell permet en effet de décrire quantitativement les effets liés à l'endommagement et d'établir un lien direct entre la présence de fissures et la réponse mécanique linéaire mesurée. 

Ces résultats ouvrent ainsi une nouvelle voie pour ajuster les propriétés mécaniques des gels colloïdaux au cours même de leur fabrication, avec des perspectives pour de nombreux procédés industriels impliquant des matériaux mous, du moulage à l'impression 3D. Ces travaux sont publiés dans la revue Physical Review Materials et ont été sélectionnés comme Editor's Suggestion.