Un exemple de mousse liquide : celle de la bière.

La mousse est un milieu complexe constitué d'un matériau solide ou liquide intimement mêlé à du gaz. On parle respectivement de mousses solides et de mousses liquides.

Mousse liquide dite aqueuse

La mousse est formée de bulles séparées par des films, dont la forme suit les conditions de Plateau. L’intersection de trois films constitue un bord de Plateau, quatre bords de Plateau se rejoignent au niveau d’un nœud. La phase liquide de la mousse est un réseau de bords de Plateau. La mousse se forme par exemple à la surface des eaux agitées ou autres liquides. Le gaz (souvent de l'air) est donc dispersé en nombreuses bulles (on parle de phase dispersée),tandis que le liquide est entièrement continu (on parle de phase continue).

Le liquide, contenu dans une mousse, s’écoule entre les bulles sous l’effet de la gravité et des forces capillaires. La mousse est considérée dans la majorité des modèles comme un milieu poreux, constitué d’un réseau de canaux. En effet, le liquide circule en majorité dans le réseau de bords de Plateau et de nœuds, le liquide contenu dans les films est généralement négligé. Mais la mousse est un milieu poreux très particulier, les canaux sont déformables, fluides et varient en taille et en ouverture en fonction de la fraction de liquide qu’ils contiennent : la perméabilité n’est donc pas constante.

Pour observer cela, on peut réaliser l'expérience suivante :

prendre une bouteille transparente et ajouter un peu d'eau savonneuse ;

boucher l'ouverture avec le doigt et secouer énergiquement ; on obtient une mousse qui apparaît au premier abord blanche ;

laisser « sécher » la mousse quelques minutes ; elle devient transparente ;

avec le doigt, prendre une petite goutte d'eau et la poser délicatement sur la mousse sèche ; elle redevient blanche… en suivant le trajet du liquide.

La mousse a été réhydratée, les bords de Plateau se sont ouverts pour laisser passer le liquide : c'est le drainage.

Technique d’analyse de la stabilité d'une mousse

Principe de mesure de la diffusion multiple de la lumière couplée à un balayage vertical.

La diffusion multiple de la lumière couplée à un balayage vertical est la technique la plus employée pour suivre l’état de dispersion d’un produit, et par là même identifier et quantifier les phénomènes d’instabilité. Elle fonctionne avec les dispersions concentrées, sans dilution. Quand la lumière est envoyée dans l’échantillon, elle est rétrodiffusée par les bulles. L’intensité rétrodiffusée est directement proportionnelle à la taille et à la fraction volumique de la phase dispersée. Ainsi, les variations locales de concentration (drainage, synérèse) et les variations globales de la taille (mûrissement, coalescence) sont détectées et suivies.

Méthodes d’accélération pour la prédiction de la durée de vie

Le processus cinétique de déstabilisation peut prendre du temps (jusqu’à plusieurs mois, voire plusieurs années pour certains produits) et ainsi, le formulateur doit utiliser des méthodes d’accélération, afin d’obtenir des durées de développement acceptables. Les méthodes thermiques sont les plus employées et consistent à augmenter la température afin d’accélérer les déstabilisations (en restant en deçà des températures critiques d’inversion de phase et de dégradations chimiques). La température n’affecte pas seulement la viscosité, mais également la tension interfaciale dans le cas des tensioactifs non-ioniques et plus généralement les forces d’interactions à l’intérieur du système. En stockant la dispersion à hautes températures, on simule les conditions de vie réelles d’un produit (par exemple un tube de crème solaire dans une voiture en été), mais également on accélère les processus de déstabilisation jusqu’à 200 fois.

Mousse solide

Insert gonflant de corps creux en automobile.

Une mousse solide provient d'une mousse liquide (plus ou moins visqueuse) par solidification du liquide. Celle-ci peut être obtenue par différentes voies selon la nature du liquide : solidification (par exemple au cours d'une trempe thermique), polymérisation, gélification.

Lorsque les films liquides séparant les bulles de la mousse liquide survivent à la solidification, on parle de mousse fermée car chaque bulle est encore fermée.

Dans le cas contraire, on parle de mousse ouverte.

Le pain est un exemple de mousse solide : la pâte s'est solidifiée lors de la cuisson. La mie de la plupart des pains est une mousse ouverte et sèche assez vite, car l'air circule en son sein. La mie de certains pains est toutefois une mousse fermée : ces pains sèchent beaucoup moins vite, même une fois entamés.

Des mousses synthétiques sont très répandues, comme les éponges utilisées pour le nettoyage. Ces mousses synthétiques sont généralement en polymère tel que :

le polypropylène expansé (sigle EPP en anglais pour expanded polypropylene) ;

la mousse de polyuréthane ;

la mousse isolante d'urée-formaldéhyde ;

le polystyrène : expansé (EPS en anglais pour expanded polystyrene), extrudé (XPS en anglais pour extruded polystyrene) comme le styrofoam.

expansé (EPS en anglais pour expanded polystyrene),

extrudé (XPS en anglais pour extruded polystyrene) comme le styrofoam.

咖啡泡沫

泡沫是气体分散在液体或固体中的一种分散体系。啤酒开瓶时的泡沫、肥皂泡沫都是气体在液体中的泡沫；泡沫塑料和泡沫玻璃中的气泡则是气体在固体中的气泡，固体泡沫为轻质多孔海绵状物质或轻质多孔刚性物质。

对于气／液分散体系来说，当气泡为较厚的液膜所隔开，且为球状时，这种泡沫称为球体泡沫，就像内相是气体的乳状液。但通常情况下，作为分散相的气体的体积分数非常高，气体被网状的液体薄膜分隔开，各个被液膜包围的气泡为了保持压力平衡而变形为多面体，这种泡沫称为多面体泡沫。多面体泡沫是通常所指的气／液体系中的泡沫，可由球体泡沫经充分排液而自发生成。其为了保持力学上的稳定，总是按一定方式相交，例如三个气泡相交时互成120°时最为稳定。

泡沫是大量流动性强及密度低的气体被液体隔开的分散体系，有大的气-液界面，是热力学不稳定的体系，因此会自动破坏。泡沫发生自动破坏的原因主要有液膜的排液、膜的破裂以及气体的扩散。

仅靠一种纯液体要形成稳定的泡沫是很困难的，通常需加入第三种物质，一般是表面活性物质，才能形成泡沫，这些具有较好起泡性能的物质称为发泡剂，烷基硫酸钠和烷基苯磺酸钠都是很常用的发泡剂。有时还需要加入稳泡剂使已形成的泡沫更加稳定，月桂酰二乙醇胺即是一例。

相反，许多任务业中常因为泡沫的产生而带来不便，这时就需要加入消泡剂改变体系表面的状态，破坏或抑制泡沫。它通常是表面张力低，溶解度较小的物质，如 C5～C6 的醇类或醚类、磷酸三丁酯、有机硅等。消泡剂的表面张力低于气泡液膜的表面张力，容易在气泡液膜表面顶走原来的发泡剂，而自身链短不能形成坚固的吸附膜，故产生裂口，泡内气体外泄，导致泡沫破裂，起到消泡的作用。