Formellement, le sable n’est pas une molécule, mais un matériau de petite dimension (jusqu’à 2 millimètres) produit lorsque des roches ou des matériaux d’origine vivante (coraux et coquilles de mollusques) se désagrègent par érosion, et dont la rugosité de surface est fonction de l’historique de la désagrégation du matériau d’origine. Le sable peut donc avoir des compositions très variées, mais le matériau le plus fréquent est le quartz, qui est une forme cristalline de silicates constituées principalement de silice SiO.
La nature nous fournit des exemples de grains de sable qui sont fortement agglomérés entre eux de manière très stable; ce sont les grès. Dans les grès, les grains de sable (la plupart du temps formés de quartz, ou de feldspath) sont cimentés entre eux au moyen d’un autre matériau.
Le ciment peut être une forme de quartz ou de silicate (dans ce cas, sa couleur est généralement blanche et pure), ou du calcaire (pouvant être coloré lorsqu’il contient des inclusions, par exemple des oxydes de fer tirant sur le rouge ou le noir), ou des argiles (pouvant aussi contenir des inclusions colorées à base de fer), ou encore un ciment mixte de calcaire et d’argiles; le ciment peut également contenir principalement des composés du fer. Cette liste est loin d’être exhaustive, car la nature a permis, sur de très longues échelles de temps, l’agglomération de sables et de ciments d’origines variées (par exemple des ciments provenant de roches volcaniques.
Si l’on souhaite faire coller entre eux, artificiellement mais de manière réversible, des grains de sable, on peut aussi faire appel à la chimie. L’exemple du" sable cinétique", ce matériau qui fait un tabac dans les articles de jeu, est emblématique: il s’agit de petits grains de sable très pur (environ 98 %) sur lesquels une fine couche d’un polymère artificiel (environ2 %) nommé" polydiméthylsiloxane" (abréviation PDMS) ou" diméthicone" a été déposée.
Ce polymère est composé de longues chaînes contenant des atomes de silicium Si (comme dans le sable de quartz!) liés entre eux par des atomes d’oxygène (chaînes –O–Si–O–Si–O– etc.); chaque atome de silicium porte deux groupements méthyle –CH. Selon la longueur de la chaîne, le diméthicone peut être un fluide faiblement visqueux (un liquide), moyennement visqueux, ou très fortement visqueux (tel un miel). Dans le" sable cinétique", c’est un diméthicone visqueux, très hydrophobe (qui n’a pas du tout d’affinités pour l’eau), qui est utilisé.
Le diméthicone a des propriétés rhéologiques (c’est-à-dire les propriétés d’un matériau lorsqu’il est soumis à des contraintes et des forces extérieures) exceptionnelles, qu’on qualifie de viscoélastiques. Lorsqu’il est soumis à une force" lente", par exemple lorsqu’on le laisse couler lentement sur une surface, ou lorsqu’il est légèrement chauffé, il s’étale sur la surface et comble toutes ses aspérités, comme le ferait un liquide. Et lorsqu’il est soumis à une force" rapide", par exemple lorsqu’on forme rapidement une sphère dans le creux des mains, ou lorsqu’il est légèrement refroidi, il durcit et forme une entité compacte. Mais ce comportement est réversible (en d’autres termes: le matériau ne va pas coller indéfiniment), et il suffit qu’on lui applique une contrainte" lente" pour que l’entité compacte se désagrège à nouveau.