Les fluides à seuil – gels pour cheveux, crèmes cosmétiques, mousses à raser, ketchup, mayonnaise, mousses de plâtre, bétons frais, neige, boues… – sont des matériaux qui ne s’écoulent que si une contrainte suffisante, appelée contrainte seuil, leur est appliquée. Cette propriété est au cœur de leur utilisation [1].
Considérons une crème cosmétique : on souhaite pouvoir l’appliquer aisément sur la peau – en la sollicitant en cisaillement – comme un liquide. Cependant, on désire que la crème présente un caractère solide – ne coulant pas sous l’effet de la gravité – lorsqu’on en forme un petit tas de quelques millimètres d’épaisseur dans la main ou sur la peau. La contrainte gravitaire caractéristique s’exerçant sur un matériau à seuil d’épaisseur h est de l’ordre de ρgh, où ρ est la masse volumique du matériau (≈ 1000 kg/m3 pour une émulsion cosmétique) et g l’accélération de la pesanteur ; un tel matériau doit donc idéalement posséder un seuil d’écoulement de l’ordre de 10 Pa pour répondre aux exigences de l’utilisateur.
On retrouve l’importance de cette ambivalence solide/liquide en formulation des bétons frais [2]. Il faut en effet qu’un béton frais soit pompable et puisse être mis en œuvre comme un liquide dans un coffrage ; pour qu’il puisse remplir aisément des coffrages de formes complexes et que sa surface libre soit parfaitement plane lors du coulage d’une dalle, un seuil de contrainte très faible, voire nul, est idéalement recherché. Cependant, les granulats et sables sont plus denses que les pâtes de ciment rentrant dans leur formulation : ils ont donc tendance à sédimenter sous l’effet de la gravité…