La rhéologie, cette science méconnue

La rhéologie est une branche de la physique relativement récente, née dans les années 20. Bien que peu connue, les travaux qui sont faits dans ce domaine touchent pourtant à de nombreuses applications du quotidien.

Elle s’intéresse à la viscosité, à l’élasticité ou encore, la plasticité de matériaux visqueux soumis à des contraintes ou des déformations. Ces matériaux peuvent être aussi bien des mousses, des gels, des crèmes, des plastiques, etc. 

Une mousse bien connue par exemple, est la mousse au chocolat ! Dessert pour les uns, elle correspond pour les scientifiques, à un fluide multiphasique, c’est-à-dire, composé de plusieurs phases qui, combinées au sein d’un même fluide, permettent de bénéficier de toutes leurs propriétés. 

Les fluides multiphasiques sont utilisés dans de nombreux domaines, que ce soit dans l’alimentaire, la pharmacie ou encore, le bâtiment. Toutefois, ils présentent dans le temps, des soucis de stabilité qui entraînent leur vieillissement prématuré. À travers le projet ANR 2DVISC, porté par un chercheur CNRS au Laboratoire rhéologie et procédés (LRP) de Grenoble, une équipe pluridisciplinaire s’est intéressée à caractériser les paramètres physiques des interfaces et qui contribuent à la stabilité de ces fluides. Ils ont utilisé une approche en combinant expérimentation et modélisation numérique (analyse inverse).

Cette démarche peut être utilisée sur d’autres objets d’étude, tels que le tube digestif humain, comme c’est le cas d’un projet ANR du même laboratoire, TransportGut. En lien avec des laboratoires partenaires qui ont permis et les expériences en physiologie animale et la modélisation biophysique, des chercheurs et une doctorante du LRP ont travaillé à déterminer la manière dont les microparticules sont transportées et mélangées lors de la digestion. Ils ont analysé à la fois les contractions de l’intestin, qui permettent au contenu digestif d’être déplacé, mais aussi à ce qui se passe au niveau des villosités, ces replis de la paroi qui permettent une augmentation de la surface d’absorption. Des données qui pourraient à terme, avoir des applications aussi bien en microbiologie qu’en pharmacologie. 

Au-delà de la rhéologie pour le vivant, qui participe à mieux comprendre les processus biologiques, une partie des travaux de recherche du LRP est consacrée à l’intensification et aux écoulements de fluides industriels et modèles au comportement rhéologique complexe. 

Parmi les modèles étudiés, la cellulose fait l’objet de plusieurs travaux de recherche. Initialement, un projet a été monté (projet ANR ANISOFILM) pour étudier des films minces composés de nanocristaux et d’un polymère pour figer la structure. 

Ces objets intéressent tout particulièrement l’industrie de l’emballage, car ils pourraient en effet déboucher sur de nouveaux matériaux de conditionnement de produits alimentaires, utilisant ces films imperméables à la vapeur d’eau et à l’oxygène et des matériaux biosourcés.  

Au cours de cette étude, les scientifiques ont découvert des propriétés insoupçonnées, proches du cartilage. Une mise en évidence qui a débouché sur un nouveau projet de recherche, avec pour objectif la création de composites cellulosiques orthotropes en lien avec l’ingénierie des tissus osseux.

Santé, industrie ou restauration d’œuvres d’art… Les exemples ne manquent pas pour affirmer que la rhéologie promet de belles avancées dans notre société !