Aller au contenu Aller au menu Aller à la recherche

Comment optimiser la forme et la nature d’une poudre...

accès rapides, services personnalisés

Rechercher

Recherche détaillée

Comment optimiser la forme et la nature d’une poudre...

...pour qu’elle se disperse dans l’eau sans grumeau ?

Lorsqu’une goutte de liquide est déposée sur une surface solide, cette goutte va s’étaler plus ou moins sur cette surface selon la nature du liquide et du solide. Quand l’eau mouille un matériau soluble dans l’eau comme un sucre, l’énergie d’interaction entre les molécules ne suffit plus à caractériser le mouillage. Les chercheurs du laboratoire « Sciences et ingénierie de la matière molle » (SIMM, CNRS/UPMC/ESPCI ParisTech) ont pu montrer que si le solide a eu le temps, aux bords de la goutte d’eau, de se liquéfier ou non, l’étalement se fera de façon complètement différente. Les résultats sont parus dans la revue Phys. Rev. Lett. du 9 mai 2014.

 

Vue de dessus d’une goutte liquide s’étalant sur un film solide très mince de sucre. Au cours de l’étalement, du liquide s’évapore de la goutte et se condense dans le sucre, qui gonfle. Le gonflement entraîne une variation des couleurs du film de sucre. Le trait noir représente une longueur de 2 mm. D. R.

 

Pour éviter de faire des grumeaux, notre expérience pratique nous dit qu’il faut mettre le plus vite possible en contact l’eau et la poudre que l’on veut disperser. Soit l’eau imbibe rapidement la poudre (notamment les poudres pour boissons sucrées qui sont optimisées pour cela) et il n’y a pas de grumeaux, soit l’eau rentre lentement dans la poudre (la farine dans l’eau) et il faut tamiser et remuer en même temps pour créer le meilleur contact direct eau/poudre.

 

Revenons tout d’abord aux bases bien connues de ce phénomène. Lorsqu’une goutte de liquide est déposée sur une surface solide, cette goutte va s’étaler plus ou moins sur cette surface, selon la nature du liquide et du solide. Si l’énergie d’interaction entre les molécules du liquide et la surface du solide est élevée, le liquide va aimer entrer en interaction avec la surface solide et va chercher à la recouvrir. C’est le cas favorable où l’on va éviter des grumeaux.

 

Le problème est plus compliqué dans le cas où l’eau mouille un matériau soluble dans l’eau comme un sucre. En effet, au moment où les molécules d’eau entrent en interaction avec le polysaccharide, celui-ci peut se dissoudre dans l’eau. L’énergie d’interaction entre les molécules ne suffit plus à caractériser le mouillage, il faut alors analyser les vitesses respectives de mise en contact et de dissolution entre l’eau et le sucre.

 

C’est tout d’abord en visualisant l’arrivée de l’eau dans le sucre que les chercheurs sont parvenus à comprendre le phénomène. Dans un premier temps, l’eau, très volatile, s’évapore de la goutte. Le substrat étant sec, l’eau peut s’y condenser en périphérie de la goutte. Le sucre autour de la goutte s’humidifie et acquiert beaucoup d’affinité pour l’eau. L’eau va s’y étaler naturellement. L’eau s’étale donc parce qu’elle se condense sur le solide proche d’elle ! Les chercheurs ont pu également montrer que si le solide a eu le temps, tout près de la goutte d’eau, de se liquéfier ou non, l’étalement se fera de façon complètement différente. L’étalement sur un substrat qui a eu le temps de se liquéfier correspond à une forte énergie d’interaction, mais reste forcément lent. Sur un substrat encore solide, l’énergie est plus faible, mais l’étalement peut, si l’on apporte de l’énergie, être plus rapide. Grâce à ces résultats, la communauté dispose aujourd’hui d’une théorie quantitative sur la forme et la nature que doivent avoir des grains pour optimiser leur dissolution dans l’eau.

Pour en savoir plus :

Laboratoire « Sciences et ingénierie de la matière molle » (SIMM, CNRS/UPMC/ESPCI ParisTech)Nouvelle fenêtre

 

Référence :

Julien Dupas, Emilie Verneuil, Maxime Van Landeghem, Bruno Bresson, Laurent Forny, Marco Ramaioli, Francois Lequeux and Laurence Talini. Glass Transition Accelerates the Spreading of Polar Solvents on a Soluble PolymerNouvelle fenêtre. Phys. Rev. Lett. 9 mai 2014.

 

Retrouvez cet articleNouvelle fenêtre sur le site de l’Institut de chimie du CNRS.

 

Contact chercheur : Francois Lequeux, laboratoire « Sciences et ingénierie de la matière molle » l francois.lequeux@espci.f



16/07/14