Faire des bulles de savon ne manque jamais de ravir l’enfant qui sommeille en soi, peut-être parce que les bulles sont intrinsèquement éphémères et éclatent au bout de quelques minutes. Aujourd’hui, des physiciens français ont réussi à créer des “bulles éternelles” à partir de particules de plastique, de glycérol et d’eau, selon un nouvel article publié dans la revue Physical Review Fluids. La plus longue bulle qu’ils ont construite a survécu pendant 465 jours.
Les bulles ont longtemps fasciné les physiciens. Par exemple, des physiciens français ont élaboré en 2016 un modèle théorique du mécanisme exact de formation des bulles de savon lorsque des jets d’air frappent un film savonneux. Les chercheurs ont découvert que les bulles ne se formaient qu’au-delà d’une certaine vitesse, qui à son tour dépendait de la largeur du jet d’air.
En 2018, nous avons rendu compte de la façon dont les mathématiciens du laboratoire de mathématiques appliquées de l’Université de New York avaient affiné la méthode de soufflage de la bulle parfaite sur la base d’une série d’expériences avec des films minces et savonneux. Les mathématiciens ont conclu qu’il était préférable d’utiliser une baguette circulaire avec un périmètre de 1,5 pouce (3,8 cm) et de souffler doucement à une vitesse constante de 2,7 pouces par seconde (6,9 cm/s). Soufflez à des vitesses plus élevées et la bulle éclatera. Si vous utilisez une baguette plus petite ou plus grande, la même chose se produira.
Et en 2020, les physiciens ont déterminé qu’un ingrédient clé pour créer des bulles gigantesques est le mélange de polymères de différentes longueurs de brins. Cela produit un film de savon capable de s’étirer suffisamment pour former une bulle géante sans se casser. Les brins de polymère s’emmêlent, comme une boule de poils, formant des brins plus longs qui ne veulent pas se séparer. Dans la bonne combinaison, un polymère permet à un film de savon d’atteindre un «point idéal» qui est visqueux mais également extensible, mais pas si extensible qu’il se déchire. La variation de la longueur des brins de polymère a donné un film de savon plus solide.
Les scientifiques s’intéressent également à l’allongement de la durée de vie des bulles. Les bulles prennent naturellement la forme d’une sphère : un volume d’air enfermé dans une peau liquide très fine qui isole chaque bulle d’une mousse de ses voisines. Les bulles doivent leur géométrie au phénomène de tension superficielle, une force qui résulte de l’attraction moléculaire. Plus la surface est grande, plus il faut d’énergie pour maintenir une forme donnée, c’est pourquoi les bulles cherchent à prendre la forme avec la plus petite surface : une sphère.
Cependant, la plupart des bulles éclatent en quelques minutes dans une atmosphère standard. Au fil du temps, la force de gravité draine progressivement le liquide vers le bas et, en même temps, le composant liquide s’évapore lentement. Au fur et à mesure que la quantité de liquide diminue, les « parois » des bulles deviennent très fines et les petites bulles d’une mousse se combinent en plus grosses. La combinaison de ces deux effets est appelée « grossissement ». L’ajout d’une sorte de tensioactif empêche la tension superficielle de faire s’effondrer les bulles en renforçant les fines parois du film liquide qui les séparent. Mais finalement l’inévitable se produit toujours.
En 2017, des physiciens français ont découvert qu’une coque sphérique constituée de microsphères en plastique peut stocker du gaz sous pression dans un volume infime. Les physiciens ont surnommé les objets “billes de gaz”. Les objets sont liés à ce qu’on appelle des billes liquides – des gouttelettes de liquide recouvertes de billes microscopiques repoussant les liquides, qui peuvent rouler sur une surface solide sans se briser. Alors que les propriétés mécaniques des billes à gaz ont fait l’objet de plusieurs études, personne n’avait mené d’expériences pour explorer la longévité des billes.
