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Dans un verre d'eau contenant des bâtonnets de cellulose chargés (obtenus à partir de bois), une transformation curieuse se produit. Tant que les bâtonnets se repoussent mutuellement, le mélange s'écoule comme un liquide. Mais il suffit d'ajouter du sel — et la répulsion s'affaiblit, les bâtonnets commencent à adhérer entre eux et forment un réseau tridimensionnel : le liquide se fige en un gel.

Après un fort mélange, le gel se brise, mais avec le temps, il se rétablit. Les chercheurs ont suivi cette restauration en mesurant la réaction du matériau à de faibles oscillations. Il s'est avéré qu'à un certain moment — appelé point critique de gélification — les propriétés changent brusquement : avant ce point, le mélange se comporte comme un liquide ; après, comme un corps élastique. De plus, toutes les courbes enregistrées à différents moments peuvent être superposées si l'on étire correctement les axes. Cela indique l'autosimilarité du processus : le réseau croît de la même manière à toutes les échelles, comme un flocon de neige qui répète son motif.

Les scientifiques ont fait varier la quantité de bâtonnets et de sel et ont découvert une frontière entre deux états : le gel et le « verre attractif » — un empilement dense mais désordonné. Près de cette frontière, le comportement du matériau change brusquement. Il est intéressant de noter que la dynamique avant et après le point de gélification est asymétrique : la rupture et la restauration suivent des chemins différents. Cela distingue les bâtonnets des particules sphériques, où la transition est plus symétrique.

Ces connaissances aideront à créer des gels biodégradables à base de nanocellulose — pour des épaississants, des revêtements ou même des pansements médicaux.

Résumé original

tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2603.11366

Charged colloidal particles can self-assemble into gel networks upon screening of electrostatic repulsion by added salt. While gelation of spherical colloids has been extensively studied, much less is known about the gelation dynamics of anisotropic colloids. Here, we focus on cellulose nanocrystals (CNCs) as prototypical rigid, highly charged rod-like colloids. In aqueous solution with salt, CNCs display a rich phase diagram ranging from gel at low solid content to glassy phases at higher concentrations. Building on our previous work [Morlet-Decarnin et al., ACS Macro Lett., 2023, 12, 1733], we present an extensive study of the mechanical recovery dynamics of CNC suspensions following a strong shear. Time-resolved mechanical spectroscopy reveals a liquid-to-solid transition characterized by a well-defined critical gel point. The evolving viscoelastic spectra can be rescaled onto master curves, demonstrating a time-connectivity superposition principle and critical dynamics on both sides of the gel point. By varying the CNC weight fraction and salt concentration, we identify a boundary between gel and attractive glass states marked by clear changes in rheological observables, including the elastic and viscous moduli at the gel point and their high-frequency power-law exponents. Analysis of dynamic critical exponents and hyperscaling reveals pronounced asymmetry between pre-gel and post-gel dynamics and non-universal values of the dynamic exponent. These findings highlight gelation mechanisms specific to highly charged rod-like colloids and call for complementary microstructural characterization and theoretical modeling.