Absorption rapide de liquide dans un réseau capillaire uniforme

Abstract

Le phénomène d’absorption d’un liquide par un milieu poreux est omniprésent dans notre environnement, avec des applications aussi variées que la cuisson des pâtes, des tests médicaux rapides, la purification de l’eau…. Ce phénomène est particulièrement important pour le futur de l’industrie papetière. En effet, bien que la demande pour les papiers destinés à l’impression soit en baisse, les secteurs de l’emballage et des papiers sanitaires (couches, mouchoirs …) demeure actif. De plus, le développement de types de papiers bioactifs pouvant détecter ou détruire des agents pathogènes offre de nouveaux débouchés à l’industrie. Le contrôle de l’absorption de liquide par la structure du papier est crucial au bon fonctionnement de tous ces papiers et cartons. Elle doit être favorisée pour les papiers sanitaires, mais réduite au strict minimum dans les emballages alimentaires. La pénétration d’un fluide dans un papier demeure cependant un phénomène méconnu, et cette connaissance repose de plus sur un ensemble de notions empiriques souvent adaptées à des cas très précis seulement. Nos travaux cherchent à comprendre en détail l’influence de la structure des pores sur le débit d’absorption des liquides. Un ensemble de simulations numériques et de calculs analytiques basés sur les équations de la mécanique des fluides nous a démontré qu’une structure présentant de longs pores dans l’axe d’absorption du liquide optimise le débit, dont la limite est déterminée par la taille des pores.