Découvrir les secrets de la substance étrange qu’est la colle oobleck qui est à la fois liquide et solide.

Oobleck a longtemps été mon exemple préféré de fluide non newtonien, et je ne suis pas seul. C’est une expérience de « science de la cuisine » très populaire car elle est simple et facile à faire. Mélangez une partie d’eau avec deux parts de fécule de maïs, ajoutez une pincée de colorant alimentaire pour le plaisir, et vous avez de l’oobleck, qui se comporte soit comme un liquide soit comme un solide, selon la quantité de stress appliquée. Mélangez-le lentement et régulièrement, c’est un liquide. Frappez-le fort, et il se solidifie sous votre poing. Vous pouvez même remplir de petites piscines avec cette substance et marcher dessus, car l’oobleck se solidifiera chaque fois que vous descendez, une démonstration de physique impressionnante qui apparaît naturellement beaucoup sur YouTube. Les principes de base de la physique de cette substance simple sont étonnamment nuancés et complexes, et donc fascinants pour les scientifiques. Des ingénieurs moléculaires de l’Université de Chicago ont utilisé des suspensions de nanoparticules piézoélectriques pour mesurer ce qui se passe au niveau moléculaire lorsque l’oobleck passe du liquide au solide, selon un nouvel article publié dans les comptes rendus de l’Académie nationale des sciences. À la fin de sa vie, Isaac Newton a décrit les propriétés d’un « liquide idéal ». L’une de ces propriétés est la viscosité, définie de manière approximative comme la quantité de frottement / résistance à l’écoulement dans une substance donnée. Le frottement se produit parce qu’un liquide en écoulement est essentiellement une série de couches glissant les unes sur les autres. Plus une couche glisse rapidement sur une autre, plus il y a de résistance; plus une couche glisse lentement sur une autre, moins il y a de résistance. Mais le monde n’est pas un endroit idéal. Dans le fluide idéal de Newton, la viscosité dépend en grande partie de la température et de la pression: l’eau continuera à s’écouler quel que soit le nombre d’autres forces agissant sur elle, comme un mélange ou un brassage. Dans un fluide non newtonien, la viscosité change en réponse à une contrainte ou une force de cisaillement appliquée, ainsi qu’au seuil entre le liquide et le solide. Le brassage d’un verre d’eau produit une force de cisaillement, et l’eau se cisaille pour se déplacer. La viscosité reste inchangée. Mais pour les fluides non newtoniens comme l’oobleck, la viscosité change lorsqu’une force de cisaillement est appliquée. Le ketchup, par exemple, est un fluide non newtonien qui épaissit sous cisaillement, ce qui explique en partie pourquoi frapper le fond de la bouteille ne fait pas sortir le ketchup plus vite; l’application de force augmente la viscosité. D’autres exemples sont le yaourt, la sauce, la boue, la pâte à tartiner et les crèmes dessert épaisses. Et aussi l’oobleck. (Le nom dérive d’un livre pour enfants de Dr. Seuss, Bartholomew and the Oobleck.) En revanche, la peinture anti-écoulement présente un effet « de dilution sous cisaillement », ce qui la rend facile à appliquer mais plus visqueuse une fois qu’elle est sur le mur.