Introduction
On sait que les poudres peuvent couler comme des liquides, se figer comme des solides et, sous forme de poussière, remplir les espaces comme des gaz. On dit même qu'elles représentent un quatrième état de la matière. En outre les poudres sont un grand enjeu industriel car on estime qu'elles représentent \({80}{\, \rm \%}\) des produits, ou intermédiaires des industries de procédés. En agro-alimentaire il s'agit de sucre, café, farine, et des grains en général. En pharmacie \({80}{\, \rm \%}\) des médicaments sont des formes solides utilisées en comprimés, gélules ou suspensions. En génie civil, on a estimé que chaque année dans le monde \({5}{\, \rm km^3}\) de béton sont produits, à partir de mélanges de ciment, de sable et de gravillons. Cependant, ce qui pose problème pour des ingénieurs est qu'on est loin de pouvoir décrire par des lois scientifiques les propriétés et les comportements des poudres. Pour les liquides, les gaz et les solides massifs, les avancées scientifiques depuis 300 ans permettent de relier des propriétés comme la viscosité, la densité, la diffusivité et la résistance aux sollicitations mécaniques aux propriétés fondamentales des molécules qui les forment. Ainsi des calculs technologiques peuvent êtres faits à partir des constantes physiques disponibles dans les Hand-books et des banques de données. Pour des poudres on est loin de ceci et on procède, au mieux, par des approches empiriques. Par exemple considérons l'oxyde de silice. Il peut se trouver sous forme de gravillons, de sable, de silice broyée, ou de silice fumée. Ces produits ont tous de la même composition chimique et ne différent que par la taille des particules (de quelques millimètres pour les gravillons, à quelques dizaines de microns pour le sable, à quelques nanomètres pour la silice fumée). Ces différences ont des conséquences énormes sur leur comportement et sur la façon dont on peut les manipuler dans la pratique, sur les appareils utilisés pour leur manutention et leur traitement. Brièvement ce qui est difficile à prendre en compte, et qui détermine le comportement des poudres, est leur hétérogénéité et leur désordre structurels. Chaque poudre est un cas en elle-même et seulement des essais permettent de prévoir ses propriétés. Aucun lien est véritablement établi entre des micro-propriétés (la taille et forme des grains) et le comportement des ensembles de particules (densité, coulabilité, résistance aux sollicitations mécaniques). Le comportement des poudres dépend des propriétés des grains qui les composent et du fluide qui les entoure, mais leurs propriétés sont surtout déterminées par des effets collectifs dus à la structure formée par l'ensemble des particules.
L'objet de ce qui suite est de faire le maigre inventaire des résultats des recherches scientifiques pour comprendre l'état qui est celui des poudres, et pour décrire les propriétés structurelles des assemblages de particules en vue de comprendre leurs propriétés. C'est l'étude préalable à celle du comportement mécanique, la rhéologie, l'écoulement des fluides dans les pores, etc, et toutes les autres propriétés importantes pour la manutention des solides divisés.