Zeitschriftenartikel zum Thema „Matériaux viscoélastiques – Propriétés mécaniques“

La caractérisation des propriétés mécaniques de micro et nano-systèmes devient cruciale pour le développement des (bio)MEMS/NEMS. Comme la microscopie à force atomique (AFM) est un instrument de choix pour mesurer les propriétés morphologiques et mécaniques à l’échelle submicronique, nous avons développé un TP AFM en mode Peak Force sur cette thématique. Les étudiants effectueront la cartographie 4D d’un échantillon de polymères dont les propriétés mécaniques sont bien différentes. À partir de ces cartographies AFM, les étudiants estimeront les modules de Young en sélectionnant le(s) modèle(s) les plus adéquats. Le savoir-faire ainsi acquis sera ensuite appliqué lors d’un second TP à une cellule de souris fixée pour estimer ses propriétés viscoélastiques.

Depuis plusieurs années, un intérêt croissant pour les matériaux alternatifs dans les bâtiments a commencé à être développé afin d’obtenir des structures à faible impact environnemental et avec des propriétés multifonctionnelles. L’intérêt d’utilisation des matériaux légers est justifié par une prise de conscience environnementale, dans le but de contribuer à la valorisation du matériau argileux du Sénégal. Différentes formulations ont été réalisées dans cette expérimentation afin de développer à partir de la formule du mortier traditionnel, un nouveau matériau de construction composé de 50% Typha Australis, le reste complété d’argile et de ciment à différentes proportions dans le but d’optimiser les propriétés mécaniques et thermiques. Les meilleures propriétés mécaniques et thermiques ont été obtenues lorsque le ciment est majoritaire par rapport à l’argile. A certaines proportions (~ 25%), l’argile avec son indice de plasticité de presque 27% joue le même rôle que le ciment.

Ce travail s’inscrit dans le développement de matériaux locaux, telle que la fibre végétale (fibre de palmier) et l’argile rouge du sud Algérien, largement utilisées dans la préparation des briques, comme matériaux de construction rurale. Les fibres végétales possèdent des propriétés très intéressantes, elles sont : renouvelables, biodégradables et le rapport coût/légèreté faible. Leurs propriétés mécaniques sont très importantes. Cependant, le problème prédominant dans ce type de matériaux composites est la faible adhésion de l’interface matrice-fibre, attribuée probablement, à la nature de la surface et au caractère hydrophobe des fibres naturelles, conduisant ainsi, à des propriétés mécaniques faibles pour le composite envisagé. Le but de cette étude consiste à traiter la fibre de palmier par une solution basique d’hydroxyde de sodium (NaOH 4 % [m/v]) durant des périodes variables : 3, 7, 24 et 48 heures, afin d’améliorer l’adhésion interfaciale. Les résultats obtenus à partir des essais réalisés sur le composite renforcé par les fibres de palmier traitées durant 7 h ont montré une nette augmentation quant à la résistance, à la flexion et à la compression ; cette croissance est respectivement de l’ordre de 57 et 60 %, comparativement au composite renforcé par les fibres non traitées. On peut déduire que les fibres de palmier peuvent être considérées comme l’un des matériaux appropriés pour le renforcement de l’argile.

En raison des nombreux avantages qu’offrent les fibres végétales, elles sont de plus en plus utilisées pour la production de matériaux composites notamment dans le domaine de la construction. Le riz est la céréale la plus consommée dans le monde pour l’alimentation humaine. Sa production engendre des quantités importantes de paille qui sont peu ou pas valorisées d’où le besoin d’en faire un renfort dans les matériaux cimentaires. À travers cette étude, des composites de pailles de riz (PDR) / ciment ont été élaborés avec différentes teneurs en paille. Des essais mécaniques et physiques ont été réalisés à différents âges pour en évaluer les performances. Il en ressort que l’incorporation de 1 à 5 % de PDR induit une réduction des propriétés physiques et mécaniques des composites et provoquent un retard de prise du ciment. Cela a pour cause la grande absorption d’eau des pailles et leur faible adhésion avec la matrice cimentaire. Par ailleurs on assiste à l’allègement des composites grâce à l’introduction d’air occlus. Cette étude constitue la première étape de toute une série. Elle a permis de comprendre le comportement des PDR vis-à-vis du ciment. Les perspectives visent l’optimisation des propriétés mécaniques et physiques du matériau à travers l’incorporation de granulats.

Le graphène en particulier, et les matériaux 2D en général, sont une nouvelle filière de matériaux aux propriétés physiques très intéressantes. Leurs propriétés électroniques, thermiques et mécaniques en font des matériaux de choix pour de nombreuses applications, dans les domaines aussi que les technologies de l’information et de la communication, la santé, l’énergie, le transport. Compte tenu des potentialités de ces matériaux, de nombreux grands programmes de recherche se sont développés au niveau international, pour étudier ces matériaux, et bénéficier des innovations qui en découleraient pour le développement de nouveaux emplois et de nouvelles richesses. Sur le plan de la formation, avec le soutien du GIP CNFM et de l’IDEFI FINMINA obtenu par le réseau du CNFM, le pôle CNFM de Lille s’est doté de nouveaux équipements qui permettent d’explorer, d’analyser, et de fabriquer des composants et systèmes avec ces matériaux 2D. Il s’agit notamment d’un four de croissance de graphène, d’un spectromètre Raman permettant de caractériser les matériaux 2D, du développement d’un système de transfert du graphène sur un matériau hôte. Cette communication va présenter la méthodologies mise en place, pour sensibiliser les étudiants du master 2 sur la manipulation de ces nouveaux matériaux.

L’essai d’indentation instrumentée est une technique très utilisée car elle permet d’estimer les propriétés mécaniques des matériaux comme la dureté et le module de Young. Cette étude sur l’indentation multi-échelles (de 5 mN à 2 kN) a été réalisée sur des matériaux métalliques massifs (acier, acier inoxydable et aluminium) avec trois instruments : nano, micro et macro indenteurs, et différents types d’essais : classique, CSM et multicyclique. Nous avons constaté que, pour estimer les propriétés mécaniques, il est nécessaire de prendre en compte la correction du défaut de pointe et aussi de la complaisance du bâti quelle que soit l’échelle de mesure, et donc quelle que soit la conception de l’instrument pour la mesure du déplacement. Dans ces conditions, en considérant ces corrections, le module de Young reste quasi constant dans tout le domaine de force étudié (<12 %), et est donc à ce titre une propriété intrinsèque. Par contre, la dureté décroit lorsque la charge augmente, ce qui est classiquement attribué à l’effet de taille en indentation, mais qui peut aussi être imputé au mode de déformation autour de l’empreinte, au bourrelet prédominant (pile-up) pour les échantillons en acier et aluminium, et à la déflection des faces (sink-in) pour l’acier inoxydable.

Le comportement des matériaux granulaires humides hétérogènes, éléments incontournables de nombreux processus industriels et géophysiques, résiste encore à une modélisation complète. L’interaction des grains avec une phase liquide doit être éclaircie afin d’optimiser les procédés de mélange, notamment la dispersion des grains d’un agrégat cohésif. Modéliser ces interactions permettrait aussi de mieux décrire des éboulements granulaires dont les propriétés mécaniques évoluent avec des variations de teneur en liquide et de répartition spatiale. Des recherches actuelles se tournent vers la compréhension des échanges dans ces matériaux, pour isoler les mécanismes par lesquels des grains se mélangent à un liquide ou à une phase granulaire humide.

La disponibilité en quantité importante des sous-produits renouvelable des palmiers dattiers laisse envisager leur utilisation comme renfort dans les matériaux composites et les structures d’isolation. Ceci nécessite la caractérisation physico-mécanique des différentes composantes du palmier. Dans ce contexte, cette étude a été entamée pour la caractérisation d’une composante importante du palmier qui est la palme mûre. La palme étant décomposée essentiellement en deux parties, le Pétiole et le Rachis, la caractérisation a été portée alors sur le bois fibreux et les fibres de ces deux parties. La caractérisation physique concernera la masse volumique des fibres et de la matrice végétale (lignine) ainsi que le taux d’humidité dans les différentes parties de la palme. Les essais mécaniques ont permis de déterminer les caractéristiques mécaniques du bois fibreux et des fibres extraites des deux parties de la palme après le séchage. À l’issue de cette étude, les résultats obtenus montrent l’influence de la position de l’échantillon testé sur les propriétés physico-mécaniques. Ils ont permis également de situer ce type de bois fibreux et ces fibres parmi d’autres résultats de la littérature scientifique et d’envisager de les utiliser dans la mise en œuvre des matériaux composites et dans des éléments d’isolation.

Dans un monde qui s’oriente davantage vers le développement durable, les matériaux alcali-activés (MAA) sont identifiés comme étant une alternative aux matériaux à base cimentaire, connus pour leur forte émission de CO2 lors de leur fabrication. Bien que des efforts soient fournis pour minimiser cet impact négatif sur l’environnement par l’utilisation de sous-produits industriels lors de la fabrication du ciment Portland ou par substitution partielle du ciment dans la formulation du béton, le crédit carbone reste toutefois élevé. La présente étude vise à évaluer les propriétés mécaniques d’un matériau alcali-activé à base du laitier granulé de haut fourneau. L’activation alcaline a été réalisée par deux types d’activants à savoir une solution aqueuse de silicate de sodium et une solution d’hydroxyde de sodium à différentes concentrations molaires. Les résultats ont montré que le taux d’alcalin contenu dans l’activant ainsi que les conditions de durcissement des échantillons influe significativement sur les performances mécaniques des matériaux alcali-activés élaborés. La valeur de la résistance à la compression la plus élevée est estimée à 117 MPa, enregistrée à 28 jours de durcissement sous conditions contrôlées (humidité = 50 % ; T° = 20 °C), et ce, en utilisant un taux de silicate alcalin égal à 6 (exprimé en pourcentage de Na2O par rapport au précurseur).

Dans un monde qui s’oriente davantage vers le développement durable, les matériaux alcali-activés (MAA) sont identifiés comme étant une alternative aux matériaux à base cimentaire, connus pour leur forte émission de CO2 lors de leur fabrication. Bien que des efforts soient fournis pour minimiser cet impact négatif sur l’environnement par l’utilisation de sous-produits industriels lors de la fabrication du ciment Portland ou par substitution partielle du ciment dans la formulation du béton, le crédit carbone reste toutefois élevé. La présente étude vise à évaluer les propriétés mécaniques d’un matériau alcali-activé à base du laitier granulé de haut fourneau. L’activation alcaline a été réalisée par deux types d’activants à savoir une solution aqueuse de silicate de sodium et une solution d’hydroxyde de sodium à différentes concentrations molaires. Les résultats ont montré que le taux d’alcalin contenu dans l’activant ainsi que les conditions de durcissement des échantillons influe significativement sur les performances mécaniques des matériaux alcali-activés élaborés. La valeur de la résistance à la compression la plus élevée est estimée à 117 MPa, enregistrée à 28 jours de durcissement sous conditions contrôlées (humidité = 50 % ; T° = 20 °C), et ce, en utilisant un taux de silicate alcalin égal à 6 (exprimé en pourcentage de Na2O par rapport au précurseur).

On cherche ici les propriétés mécaniques optimales de matériaux polymériques par mélangeage mécanique de deux polypropylènes et leur amélioration sous l’effet du vieillissement thermique. Ces mélanges de polypropylène homopolymère (PPH) et de polypropylène copolymère (PPC) sont élaborés sans additif ni compatibilisant. Leurs températures de fusion et leurs indices de fluidité sont déterminés par caractérisation physico-chimique. Les valeurs trouvées suggèrent l’injection comme procédé d’élaboration. Les caractérisations chimique et mécanique ont mis en évidence d’une part, la miscibilité des deux polymères et, d’autre part, des propriétés mécaniques intéressantes des deux polymères. Le PPH présente une bonne résistance à la traction avec un grand allongement à la rupture, mais une faible résistance aux chocs. Le PPC manifeste une bonne résistance aux chocs avec une faible contrainte limite élastique et un faible allongement à la rupture. L’introduction de 30 % de PPC dans la matrice PPH conduit, relativement au PPH, à accroître de 94 % la résistance aux chocs pour une diminution de 6 % seulement de la contrainte limite élastique et du module d’élasticité, l’allongement à la rupture restant égal à celui du PPH. Le vieillissement thermique accéléré améliore la rigidité et la contrainte limite élastique, mais diminue la résilience et l’allongement à la rupture.

Le comportement mécanique de films minces de nitrure de gallium GaN irradiés par des ions uranium accélérés a été étudié par nanoindentation. Les résultats montrent une décroissance des propriétés mécaniques du matériau par irradiation, corrélée à l’augmentation de la fluence des ions U utilisés. La perturbation croissante du réseau cristallin du GaN par irradiation conduit à une modification des mécanismes de déformation du matériau, les zones fortement désordonnées gênant le mouvement des dislocations et résultant en leur accumulation au niveau de l’interface, et à une augmentation de la dureté. Au-delà d’une fluence de 1013 ions/cm2, le recouvrement des traces latentes créées par le passage des ions lourds conduit à une chute significative des caractéristiques mécaniques des films, et une uniformisation du comportement des matériaux irradiés aux fortes fluences.

Le Deep Soil Mixing est une technique d’amélioration de sols dont la part de marché devient non négligeable. Les progrès technologiques dans le domaine permettent aujourd’hui d’envisager la réalisation d’ouvrages permanents. L’utilisation structurelle du matériau sol-ciment n’est cependant pas encore réglementée comme le béton avec l’Eurocode 2, ni validée par un nombre suffisant d’études de durabilité. Ces problématiques ont donc fait l’objet d’un travail de recherche au sein du laboratoire de mécanique et matériaux du génie civil (L2MGC) avec le soutien de la Fédération Nationale des Travaux Publics (FNTP) et de l’entreprise « Spie Fondations ». Cet article présente de manière synthétique le résultat des travaux expérimentaux qui ont été conduits afin de mieux comprendre l’influence des paramètres de formulation et des conditions d’exposition sur le comportement du matériau. L’étude met tout d’abord en évidence le lien entre la conductivité hydraulique du matériau et le diamètre caractéristique des pores. Des relations mathématiques sont ensuite proposées afin d’estimer les propriétés mécaniques du matériau. Puis, les propriétés résiduelles du matériau sont analysées en situation de vieillissement accéléré et à haute température.

La réponse mécanique locale d’un fluoroélastomère est présentée au travers de résultats de nanoindentation. Les propriétés des élastomères présentent notamment une dépendance à la vitesse de sollicitation et sont ainsi impactées par les variables du protocole expérimental choisies, telles que la force maximale appliquée ou les vitesses de chargement. Cette caractéristique, intrinsèque à ce type de matériaux, est considérée avec soin dans le cadre d’essais à échelle globale et doit, au même titre, faire l’objet d’une attention particulière lors d’essais de nanoindentation. L’objectif de cette étude est d’appréhender l’impact de la dépendance au temps des élastomères lors de leur caractérisation en nanoindentation. In fine, les investigations doivent pouvoir mener à une méthodologie robuste capable de donner des mesures quantitatives des propriétés mécaniques locales d’élastomères de pièces réelles industrielles. Ce papier dresse donc une description de la technique de nanoindentation appliquée aux élastomères et discute les résultats qui apparaissent clairement dépendants de la manière dont les essais sont conduits. Enfin, les éléments apportés par cette prospection ont été appliqués à la caractérisation d’un composite multicouche caoutchouc/polymère. Cette étude applicative a prouvé l’aptitude de la nanoindentation à détecter des gradients de propriétés au sein du composite.

La nanoindentation est couramment utilisée pour déterminer les propriétés mécaniques locales des matériaux. La matière est sollicitée de façon quasi statique en appliquant un indenteur sur la surface à analyser. À partir de la courbe représentant la charge appliquée par l’indenteur sur le matériau en fonction du déplacement de l’indenteur, les modèles classiques permettent de déterminer le module d’Young local en tout point de test [Oliver & Pharr, AIP Conference proceedings 7 (1992) 1564-1583; Doerner & Nix, J. Mater. Res. 1 (1986) 601-609; Loubet et al., Vickers indentation curves of elastoplastic materials, in American Society for Testing and Materials STP 889, Microindentation Techniques in Materials Science and Engineering, Blau & Lawn eds, 1986, pp. 72-89]. Cet essai est surtout utilisé sur de petites surfaces de matière (<1 cm2), qui doivent présenter un état de surface poli et plan afin de ne pas fausser la mesure, mais n’est pas adapté sur des pièces de structure de type tôle ou sandwich composite (>1000 cm2). Par extension de la méthode CSM (Continuous Stiffness Measurement) [Asif et al., Rev. Sci. Instrum. 70 (1999) 2408-2413], l’indenteur peut servir de générateur de vibrations. Pour cela l’indenteur est positionné sur un empilement de céramiques piézoélectriques et est appliqué sur la surface à analyser à une charge fixe de 1000 mN. L’indenteur est soumis à une oscillation à une fréquence de 5 kHz, alimenté à 10 V. Les ondes ultrasonores ainsi générées, dites «ondes de Lamb», induisent un déplacement nanométrique de la surface, détectable par un vibromètre laser. Il est alors possible de suivre la propagation du front d’onde et de détecter ses interactions avec d’éventuels défauts de la structure inspectée [Boro Djordjevic, Quantitative ultrasonic guided wave testing of composites, The 39th Annual Review of Progress, 2013]. Il en résulte une cartographie complète de la surface. L’indenteur peut aussi être utilisé comme récepteur de l’onde générée. Le positionnement d’indenteurs récepteurs en plusieurs endroits de la structure permet de mesurer le temps de vol de l’onde entre l’indenteur émetteur et l’indenteur récepteur. La connaissance précise de la distance entre les points d’émission et de réception de l’onde permet de mesurer les vitesses en fonction de l’anisotropie du matériau, ce qui, à terme, peut permettre de remonter à ses constantes d’élasticité.

Les structures en bois utilisées pour des applications en milieux marins sont exposées à des environnements difficiles dans les zones littorales (Tsinker, 1995). Ces bois sont souvent exposés à de sévères conditions de dégradation causées par d’importantes charges mécaniques (poids, vagues, chocs de débris, etc.), par l’abrasion, mais surtout par de nombreux agents biologiques de dégradation du bois (Treu et al., 2019). Que ce soit en contact avec l’eau salée, saumâtre (estuaires, lagunes) ou douce, et en fonction de leur niveau d’immersion, les bois sont soumis à de nombreuses attaques d’agents pathogènes tels que les bactéries, les champignons, les insectes et les térébrants marins (Oevering et al., 2001 ; Cragg et al., 2007 ; Can et Sivrikaya, 2020). Dans les eaux salées ou saumâtres, les mollusques et les crustacés térébrants sont les principaux agents de dégradation des bois utilisés pour les ouvrages immergés (Fouquet, 2009). Malgré sa biodégradabilité, le bois est un matériau d’intérêts pour la construction marine, notamment en raison de son caractère renouvelable, de sa résilience, de son rapport résistance/poids favorable, de sa capacité à absorber les chocs, mais aussi de sa flexibilité en matière de fabrication, de conception et de réparation (Williams et al., 2005). En ce sens, l’utilisation du bois en milieu marin concurrence d’autres matériaux tels que l’acier ou le béton. Par le passé, des traitements chimiques étaient appliqués au bois afin d’obtenir un produit utilisable en classe d’emploi 5 (EN 335, 2013 ; EN 350, 2016), pour le protéger vis-à-vis des attaques biotiques et ainsi prolonger sa durée de vie en environnement marin (photo 1). Cependant, l’impact négatif de ces types de traitements biocides à base de créosote ou de CCA sur la santé humaine et l’environnement, en raison des risques de lixiviation des produits actifs (Mercer et Frostick, 2012, Martin et al., 2021), a conduit à leur interdiction en Europe et leur forte restriction aux États-Unis d’Amérique depuis 2003[1], [2]. Dès lors, de nombreux travaux de recherche se sont portés sur des solutions de traitements alternatives à base de cuivre alcalin quartenaire (ACQ-based preservative) (Hellkamp, 2012 ; Humar et al., 2013), de 1,3-diméthylol 4,5- dihydroxy éthylène urée (DMDHEU), de résine de mélamine méthylée (MMF), d’anhydride acétique, de résine phénolique à base de formaldéhyde (PF) ou encore d’alcool furfurylique (Klüppel et al., 2014; Westin et al., 2016, Galore et al., 2023). Cependant, les technologies de modification du bois actuellement disponibles concernent essentiellement des produits de niche qui ont un coût important, ce qui limite leur utilisation à des produits de plus grande valeur ajoutée (Treu et al., 2019). À l’heure actuelle, aucun produit de préservation du bois n'est approuvé en Europe pour les applications marines. Les nouvelles méthodes de protection du bois doivent répondre à la fois aux exigences d'efficacité contre les organismes de dégradation du bois, mais aussi à l’absence d'effets secondaires nocifs pour les organismes non ciblés. Certaines essences tropicales sont traditionnellement utilisées dans les travaux portuaires en régions tropicales et/ou tempérées, car considérées comme résistantes aux térébrants marins, couvrant naturellement la classe d’emploi 5 (bois immergés dans l'eau salée, eau de mer ou eau saumâtre, de manière régulière ou permanente) : angelim vermelho, azobé, greenheart, okan, wallaba[3]… Cependant, les marchés de certaines de ces essences les plus couramment utilisées (azobé, okan, greenheart) apparaissent de plus en plus en tension avec une irrégularité des approvisionnements qui incitent les entreprises spécialisées dans les travaux portuaires à se tourner vers de nouvelles essences (photo 2) avec des propriétés au moins équivalentes. Les essences de bois tropicales moins connues sont difficiles à commercialiser en raison du manque de données issues d'essais fiables sur leurs performances, en particulier sur leur durabilité naturelle. Pour ces nouvelles essences, la résistance aux térébrants marins doit être aujourd’hui validée en laboratoire ou par des expérimentations en conditions réelles d’utilisation, dans le but de contribuer positivement à l'utilisation des bois tropicaux dans les structures marines (photo 3). Par ailleurs, on observe une évolution des attaques des térébrants marins sur les bois, celles-ci « migrant » vers le nord en relation avec une tendance au réchauffement des eaux marines et un élargissement de l’aire naturelle de répartition de ces térébrants (lien supposé avec le réchauffement climatique, Zarzyczny et al., 2023) (figure 1). Cette évolution impacte le comportement des bois classiquement utilisés en milieu marin, certaines essences réputées très durables s’avérant moins résistantes que d’autres jusqu’à présent délaissées pour ce type d’usage (Palanti et al., 2015 ; Williams et al., 2018). Les connaissances actuelles sur la résistance des bois aux attaques des agents biologiques de détérioration en milieu marin sont donc partiellement remises en question. Cette résistance naturelle est supposée être liée aux caractéristiques suivantes (Gérard et Groutel, 2020) : (1) grain fin à très fin couplé à une densité élevée ; (2) taux de silice élevé ; (3) présence dans le bois de composés chimiques répulsifs (= métabolites secondaires). En effet, les bois utilisables pour des ouvrages hydrauliques en milieu marin présentent pour la plupart une densité moyenne supérieure à 0,75, cette densité moyenne étant le plus souvent supérieure à 0,85 (figure 2). Il est encore aujourd’hui nécessaire, (i) de mieux comprendre comment et pourquoi les xylophages marins attaquent le bois, et (ii) de se concentrer davantage sur les différentes espèces d'organismes xylophages et sur leur mode d'action en fonction de la nature des différents bois testés. La mise en place de sites d'essais, permanents et temporaires, permettrait de surveiller l'abondance et la répartition des espèces et l'évolution des risques liés pour les matériaux bois. Photo 1. Ponton abrité, réalisé avec des poteaux en pin radiata (Pinus insignis) traités au CCA (Chromated Copper Arsenate), à Nouméa, Nouvelle Calédonie. Photo K. Candelier. Photo 2. Bois tropicaux testés en milieu marin, depuis 1999 et conformément à la norme EN 275 (1992), sur le site de la station de recherche marine de Kristineberg en Suède (Westin et Brelid, 2022). Photo M. Westin et P. L. Brelid. Photo 3. Utilisation de bois tropicaux en ouvrage hydraulique : pose d’une porte d’écluse en Azobé. Photo Entreprise Wijma (Deventer, Pays-Bas), extrait Gérard et Groutel (2020). Figure 1. Zones géographiques où la « tropicalisation » a été identifiée. La flèche rouge vers le haut indique une augmentation des espèces marines tropicales et la flèche bleue vers le bas une réduction des espèces tempérées (Zarzyczny et al., 2023). Figure 2. Répartition des densités des principaux bois commerciaux couvrant naturellement la classe d’emploi 5 (bois immergés dans l’eau salée de manière régulière ou permanente), source : Tropix (Gérard et Groutel, 2020). [1] Journal officiel de l'Union européenne, Directive 2003/2/EC du 6 janvier 2003, Clause (3). [2] Agence américaine pour la protection de l'environnement, https://www.epa.gov/ingredients-used-pesticide-products/chromated-arsenicals-cca, consulté le 2 octobre 2024. [3] Respectivement Dinizia excelsa, Lophira alata, Chlorocardium rodiei, Cylicodiscus gabunensis, Eperua spp.

A la question «Qui de l’oeuf ou de la poule est né le premier ?» Silésius répondait «l’oeuf est dans la poule et la poule dans l’oeuf» soulignant sa dualité, le passage du deux en un. Dans l’imagerie populaire, l’oeuf reflète le tout et son contraire, fragilité, protection, épargne, abondance (être «plein comme un oeuf»), richesse («avoir pondu ses oeufs»), éternité (le Phénix est né de l’oeuf) mais aussi mort et destruction («casser ses oeufs» se dit d’une fausse couche). Dans la mythologie de nombreuses civilisations, l’oeuf est le symbole de la naissance du monde (Apollon, le dieu grec de la lumière est né de l’oeuf). L’oeuf décoré apparu 3000 ans avant J.-C. en Ukraine fête, au printemps, le retour de la fécondité de la nature ; l’oeuf de Pâques la résurrection du Christ. L’oeuf est un tout à condition d’en sortir ! Fragile cependant car selon La Fontaine briser l’oeuf de la poule aux oeufs d’or (par curiosité) rompt l’effet magique (Auer et Streff 1999). Pour l’Homme, l’oeuf séduit pour sa valeur nutritionnelle, sa diversité d’utilisation en cuisine et son prix modique. Il en existe une grande diversité, de l’oeuf de Colibri (0,5 g) à l’oeuf de l’Aepyornis (8 litres soit l’équivalent de 150 oeufs), un oiseau de Madagascar (500 kg) disparu au 18ème siècle. Mais l’Homme ne consomme que l’oeuf de caille, de poule ou de cane. L’ère moderne a considérablement intensifié la production de ces deux dernières espèces car les poules saisonnées, qui étaient élevées avec soin par la fermière, ont plus que doublé leur production en 60 ans (de 120 oeufs par an dans les années 50 à plus de 300 aujourd’hui). Cette révolution technique résulte des efforts conjugués de la sélection génétique, d’une alimentation raisonnée répondant aux besoins nutritionnels, d’une évolution du système de production (apparition des cages) et d’une meilleure connaissance de la pathologie aviaire. Qu’en est-il du contrôle de la qualité nutritionnelle, organoleptique, technologique et hygiénique de l’oeuf ? L’oeuf est la plus large cellule reproductrice en biologie animale. Il assure dans un milieu externe le développement et la protection d’un embryon dans une enceinte fermée matérialisée par la coquille. Aussi, une de ses particularités est la diversité de ses constituants, de leur parfait équilibre nutritionnel et leur forte digestibilité, qui assure la croissance d’un être vivant. Ces caractéristiques sont à l’origine de la qualité nutritionnelle exceptionnelle de l’oeuf pour l’Homme. Une autre particularité est la présence d’une protection physique, la coquille mais, aussi d’un système complexe de défenses chimiques. Aussi, ce produit est-il remarquable de par son aptitude à engendrer la vie et pour l’oeuf de table à se conserver. Outre les éléments nutritifs, on y trouve de multiples molécules participant au développement et à la protection de l’embryon (molécules antibactériennes, antivirales, antioxydantes). Certaines d’entre elles, comme par exemple le lysozyme de blanc d’oeuf, sont partiellement valorisées par différents secteurs industriels (agroalimentaire, cosmétique, santé animale/humaine). La révélation récente d’un grand nombre de nouveaux constituants de l’oeuf, suite au séquençage génomique de la poule et au développement de la biologie intégrative, a conforté l’existence d‘activités antimicrobiennes, anti-adhésives, immuno-modulatrices, hypertensives, anticancéreuses, antiinflammatoires ou cryoprotectrices, prometteuses en médecine humaine et devrait à terme enrichir le potentiel d’utilisation de ce produit en agroalimentaire et en santé. L’objet de ce numéro spécial d’INRA Productions Animales est de rassembler les principales informations qui ont contribué au développement économique récent de ce produit, de rappeler les efforts en génétique, élevage et nutrition qui ont assuré des progrès quantitatifs et qualitatifs remarquables de la production et de la qualité des oeufs au cours des trente dernières années. Les poules élevées à l’origine par la femme pour un usage domestique se comptent aujourd’hui par milliers dans les élevages. Quelle sera la durabilité de ce système d’élevage dans un contexte socio-économique européen remettant en cause en 2012 le système éprouvé de production conventionnel d’oeufs en cage pour des cages aménagées ou des systèmes alternatifs avec ou sans parcours ? Notre objectif est d’analyser les facteurs qui contribueront à son maintien, notamment le contrôle de la qualité de l’oeuf. Il est aussi de décrire l’évolution spectaculaire des connaissances sur ce produit liée au développement des techniques à haut débit et des outils d’analyse des séquences moléculaires. Il permettra enfin d’actualiser les atouts de ce produit. Ce numéro est complémentaire d’un ouvrage plus exhaustif sur la production et la qualité de l’oeuf (Nau et al 2010). Le premier article de P. Magdelaine souligne la croissance considérable en 20 ans de la production d’oeufs dans les pays d’Asie et d’Amérique du Sud (× 4 pour la Chine, × 2 en Inde et au Mexique). En revanche, les pays très développés notamment européens à forte consommation (> 150 oeufs/hab) ont stabilisé leur production malgré une évolution importante de la part des ovoproduits mais aussi de leurs systèmes de production. La consommation des protéines animales entre pays est tout aussi hétérogène puisque le ratio protéines de l’oeuf / protéines du lait varie de 0,4 au USA, à 0,9 en France et 2,7 en Chine ! Le doublement de la production mondiale d’oeufs en 20 ans n’a été possible que grâce à des progrès techniques considérables. La sélection génétique a renforcé les gains de productivité (+ 40 oeufs pour une année de production et réduction de l’indice de consommation de 15% en 20 ans !). L’article de C. Beaumont et al décrit cette évolution, la prise en compte croissante de nouveaux critères de qualité technologique, nutritionnelle ou sanitaire. Ces auteurs soulignent les apports des nouvelles technologies, marqueurs moléculaires et cartes génétiques sur les méthodes de sélection. Ils dressent un bilan actualisé des apports et du potentiel de cette évolution récente en sélection. Le séquençage génomique et le développement de la génomique fonctionnelle est aussi à l’origine d’une vraie révolution des connaissances sur les constituants de l’oeuf comme le démontre l’article de J. Gautron et al. Le nombre de protéines identifiées dans l’oeuf a été multiplié par plus de dix fois et devrait dans un avenir proche permettre la caractérisation fonctionnelle de nombreuses molécules. Il donne aussi de nouveaux moyens pour prospecter les mécanismes d’élaboration de ce produit. Un exemple de l’apport de ces nouvelles technologies est illustré par l’article de Y. Nys et al sur les propriétés et la formation de la coquille. Des progrès considérables sur la compréhension de l’élaboration de cette structure minérale sophistiquée ont été réalisés suite à l’identification des constituants organiques de la coquille puis de l’analyse de leur fonction potentielle élucidée grâce à la disponibilité des séquences des gènes et protéines associés. La mise en place de collaborations internationales associant de nombreuses disciplines, (microscopie électronique, biochimie, cristallographie, mécanique des matériaux) a démontré le rôle de ces protéines dans le processus de minéralisation et du contrôle de la texture de la coquille et de ses propriétés mécaniques. Cette progression des connaissances a permis de mieux comprendre l’origine de la dégradation de la solidité de la coquille observée chez les poules en fin d’année de production. La physiologie de la poule est responsable d’évolution importante de la qualité de l’oeuf. Aussi, l’article de A. Travel et al rappelle l’importance d’effets négatifs de l’âge de la poule contre lequel nous disposons de peu de moyens. Cet article résume également les principales données, souvent anciennes, concernant l’influence importante des programmes lumineux ou de la mue pour améliorer la qualité de l’oeuf. Enfin, il souligne l’importance de l’exposition des poules à de hautes températures ambiantes sur leur physiologie et la qualité de l’oeuf. Le troisième facteur indispensable à l’expression du potentiel génétique des poules, et déterminant de la qualité technologique et nutritionnelle de l’oeuf, est la nutrition de la poule. Elle représente plus de 60% du coût de production. L’article de I. Bouvarel et al fait le point sur l’influence de la concentration énergétique de l’aliment, de l’apport en protéines et acides aminés, acides gras et minéraux sur le poids de l’oeuf, la proportion de blanc et de jaune ou sa composition notamment pour obtenir des oeufs enrichis en nutriments d’intérêt en nutrition humaine. Cependant, la préoccupation principale des éleveurs depuis une dizaine d’année est la mise en place en 2012 de nouveaux systèmes de production d’oeufs pour assurer une meilleure prise en compte du bien-être animal. L’article de S. Mallet et al traite de l’impact des systèmes alternatifs sur la qualité hygiénique de l’oeuf. Ces auteurs concluent positivement sur l’introduction de ces nouveaux systèmes pour la qualité hygiénique de l’oeuf une fois que les difficultés associées aux méconnaissances d’un nouveau système de production seront résolues. La qualité sanitaire de l’oeuf est la préoccupation majeure des consommateurs et un accident sanitaire a des conséquences considérables sur la consommation d’oeufs. L’article de F. Baron et S. Jan résume d’une manière exhaustive l’ensemble des éléments déterminants de la qualité microbiologique de l’oeuf et des ovoproduits : mode de contamination, développement des bactéries dans les compartiments de l’oeuf, défenses chimiques du blanc et moyens pour contrôler la contamination des oeufs et des ovoproduits. Le consommateur ne souhaite pas, à juste titre, ingérer d’éventuels contaminants chimiques présents dans ses aliments. L’article de C. Jondreville et al analyse ce risque associé à la consommation des oeufs. Il est exceptionnel de détecter la présence de polluants organiques au seuil toléré par la législation. Les auteurs insistent notamment sur l’importance de contrôler la consommation par les animaux élevés en plein air de sols qui peuvent être une source de contaminants. Une caractéristique de l’évolution de la production d’oeufs est le développement des ovoproduits qui répondent parfaitement à l’usage et à la sécurité sanitaire exigée en restauration collective. L’article de M. Anton et al décrit le processus d’obtention et l’intérêt des fractions d’oeufs du fait de leurs propriétés technologiques (pouvoirs moussant, foisonnant, gélifiant ou émulsifiant). Les différents processus de séparation, de décontamination et de stabilisation sont analysés pour leur effet sur la qualité du produit final. Enfin le dernier article de ce numéro spécial de F. Nau et al se devait d’aborder la principale qualité de l’oeuf qui conditionne son usage : la qualité nutritionnelle de ce produit pour l’Homme. Cet article actualise l’information dans ce domaine et fait le point sur les atouts nutritionnels en tentant de corriger de fausses idées. L’oeuf présente un intérêt nutritionnel du fait de la diversité et l’équilibre de ces constituants pour l’Homme mais mériterait plus d’études pour mieux évaluer son potentiel réel. En conclusion, l’oeuf est la source de protéines animales ayant la meilleure valeur nutritionnelle, la moins chère, facile d’emploi et possédant de nombreuses propriétés techno-fonctionnelles valorisées en cuisine. Dans les pays développés, l’oeuf a souffert jusqu’à aujourd’hui d’une image entachée par plusieurs éléments négatifs aux yeux des consommateurs : sa richesse en cholestérol, le risque sanitaire associé à sa consommation sous forme crue ou son système de production en cage. L’évolution des connaissances sur le risque cardio-vasculaire, les progrès réalisés sur le contrôle sanitaire des Salmonelloses en Europe et la modification radicale des systèmes de production d’oeufs devraient modifier positivement son image. La consommation de protéines de l’oeuf a augmenté de plus de 25% en 20 ans (2,53 g/personne/j vs 4,3 g pour le lait en 2005) et poursuivra sa croissance rapide notamment dans les pays en développementoù sa consommation par habitant reste faible. Cette évolution considérable de la production de ce produit devrait être mieux intégrée dans les formations des écoles spécialisées en productions animales. L’oeuf restera dans l’avenir une des sources de protéines animales dominantes et l’acquisition de connaissances sur la fonction des nombreux constituants récemment mis à jour devait renforcer son intérêt pour la santé de l’Homme. Je ne voudrais pas terminer cette préface sans remercier au nom des auteurs, Jean-Marc Perez, le responsable de la revue INRA Productions Animales, d’avoir pris l'initiative de la publication de ce numéro spécial dédié à l'oeuf et d’avoir amélioré par plusieurs lectures attentives la qualité finale des textes. Je voudrais aussi adresser mes remerciements à sa collaboratrice Danièle Caste pour le soin apporté dans la finition de ce document. Enfin, je n'oublie pas le travail d'évaluation critique des projets d'article par les différents lecteursarbitres que je tiens à remercier ici collectivement. Auer M., Streff J., 1999. Histoires d’oeufs. Idées et Calendes, Neuchatel, Suisse, 261p.Nau F., Guérin-Dubiard C., Baron F., Thapon J.L., 2010. Science et technologie de l’oeuf et des ovoproduits, Editions Tec et Doc Lavoisier, Paris, France, vol 1, 361p., vol 2, 552p.

Dans le domaine du diagnostic des structures en bois, il est nécessaire d’apporter une méthodologie innovante avec des outils précis pour obtenir des analyses fiables sur l’état du bâtiment sans dégrader les parois. Cependant, les structures en bois se détériorent sous l'effet de contraintes mécaniques et des conditions climatiques. Les propriétés physiques et mécaniques de ce matériau dépendent des conditions d'exposition et de leurs variations. Dans le cas des constructions à ossature bois, la seule méthode pour évaluer leur état de santé consiste à démonter et endommager les éléments périphériques afin d'observer l'état et les pathologies des différentes couches et matériaux constitutifs. Par conséquent, il est impératif de prendre des mesures d'évaluation et de contrôle non destructif (CND) afin de vérifier leur conformité aux normes applicables à la livraison et de suivre leur évolution au fil du temps. Cela permettra de prédire la durée de vie des structures et de gérer de manière durable le patrimoine bâti. Cette étude propose de développer une approche novatrice utilisant les ondes radar millimétriques pour caractériser les matériaux constituants des assemblages à ossature bois.

Les matériaux hétérogènes sont utilisés dans l’industrie notamment pour alléger les structures ou renforcer certaines propriétés mécaniques ou chimiques propres à chacun des matériaux combinés tout en visant l’optimisation des cycles de production. Ils peuvent être déclinés sous la forme d’assemblages collés ou soudés ou sous forme de composites. Ils répondent à des enjeux de plus en plus élevés dans des secteurs exigeants comme l’aérospatial, la défense, les transports ou l’énergie. En raison de la complexité de leurs procédés de fabrication et d’un retour d’expérience limité sur ces matériaux en exploitation, ces derniers nécessitent des moyens de contrôle avancés permettant de détecter leurs défauts internes ou d’évaluer les propriétés internes qui pourraient notamment affecter leurs performances que ce soit au stade de la production ou en cours d’exploitation. Les matériaux assemblés peuvent être affectés par différents types de défaut, cohésif ou adhésif, tels que des porosités dans la colle, des défauts de polymérisation, des mauvaises transformations de la matière chauffée ou encore des décollements. Pour les matériaux composites, dans le cadre de leur production, il s’agit notamment de défauts d’imprégnation, de défauts d’alignement ou d’orientation des fibres alors qu’en cours d’exploitation, plutôt de délaminations ou de perte d’épaisseur. De ce fait, la possibilité d’apporter des garanties supplémentaires sur les performances de ces matériaux en s’appuyant sur un contrôle de leur volume intérieur, suscite un intérêt grandissant pour les techniques de contrôle non destructif et rapide pour qualifier 100% des produits en production et de suivre le vieillissement de ces matériaux en exploitation. Dans ce cadre, la technologie d’imagerie THz, méthode de contrôle non destructif rapide, sans contact et portative, est une solution prometteuse. Basée sur de nouvelles ondes électromagnétiques, appelées THz, elle associe une capacité de pénétration importante dans la plupart des matériaux diélectriques (i.e. non conducteurs), comme les polymères, élastomères et céramiques, avec une forte sensibilité de détection des hétérogénéités de la matière et de leur anisotropie en proposant une capacité de résolution d’imagerie compatible avec la taille des défauts courants recherchés par le monde industriel. Une technique d’imagerie THz innovante en mode réflexion ou transmission permet notamment de réaliser des cartographies 2D de leurs hétérogénéités en temps réel, compatible avec du contrôle à haute cadence sur ligne de production ou pour des pièces de grandes dimensions. Lors de cette communication, TERAKALIS, société spécialisée dans la fabrication d’équipements THz, présentera le domaine des ondes THz, les principales techniques de mesure, un état de la maturité des systèmes THz actuels avec leurs niveaux de performance et limites pour le contrôle de la qualité des assemblages collés ou soudés et aussi des matériaux composites. Elle s’appuiera sur des cas applicatifs automatisés en guise d’illustration dans le cadre de production ou d’exploitation.

La caractérisation des matériaux par méthode non destructive est largement répandue dans l’industrie. La méthode s’appuie souvent sur l’analyse d’un signal provenant d’un capteur (ultrason, courants de Foucault, bruit Barkhausen ou autres), afin d’évaluer une caractéristique du matériau telle que la dureté superficielle, la profondeur des traitements thermiques et thermochimiques, etc. Tout d’abord, il est nécessaire d’avoir une corrélation physique entre la propriété physique et la réponse du moyen de contrôle mise en oeuvre. Ensuite, le signal acquis doit être enregistré dans des conditions optimales qui permettent de transcrire l’information nécessaire à la caractérisation. Mais malgré ces précautions, il arrive dans certains cas que la corrélation entre ces propriétés physiques et le signal soit difficile à établir. Cela est dû principalement à la complexité de la propriété physique recherchée et aux multiples interactions avec d’autres facteurs influents qui donne lieu à une faible corrélation entre le paramètre suivi et celle-ci. En effet, les méthodes classiques sont souvent basées sur l’analyse d’un seul paramètre, comme le Root Mean Square (RMS), le maximum ou le kurtosis par exemple, afin de corréler la propriété du matériau à ce dernier. Mais cette corrélation reste incomplète puisqu’elle ne décrit pas toute la déformation du signal en fonction de la propriété recherchée. Dans cet article, nous proposons d’utiliser une méthode multi paramètres qui permet, à partir d’un signal, d’extraire des paramètres pertinents qui décrivent correctement le signal, et de les utiliser afin de remonter à des propriétés mécaniques telles que la profondeur de cémentation ou les contraintes résiduelles. Des algorithmes de Machine Learning et/ou de Deep Learning sont utilisés, et les résultats sont comparés entre eux.

International audience This work concerns the field of recycling of waste intobuilding materials. It reports on the possibility ofrecovering plastic waste and related products fromthe wood industry, in construction. The objective ofthe study is to give added value to wood-plasticcomposites produced using the cold compressionmolding process, by improving their mechanicalproperties. Through the bending test, the influence oftwo manufacturing parameters - compactionpressure and drying temperature after molding - onthe mechanical properties, was evaluated for the caseof a composite based on tropical wood sawdustcoming from Benin and recycled polystyrene (CBPo).It appears that the compaction pressure and thedrying temperature are essential factors to considerwhen evaluating the mechanical performance of thecomposite. Increasing the compaction pressure to alimit value significantly improves the properties of thematerial. The optimal properties of CBPo wereobtained at a pressure of 7 MPa. Post-forming dryingat 100 ° C also significantly improved the performanceof the composite. In addition, thanks to its enhancednew mechanical properties, the CBPo is repositionedrelatively to other existing materials, thus making itpossible to think about new applications inconstruction. Ce travail concerne le domaine du recyclage dedéchets en matériaux. Il rend compte d’unepossibilité de valorisation de déchets plastiques et deproduits connexes de l’industrie du bois dans laconstruction. L’étude vise à donner une valeurajoutée à un composite bois-plastique élaborésuivant un procédé de moulage par compression àfroid, par l’amélioration de ses propriétésmécaniques. A travers un essai de flexion, l’influencede deux paramètres de fabrication - pression decompactage et température de séchage postmoulage- sur les propriétés mécaniques, a étéévaluée dans le cas d’un composite à base de sciuresde bois tropicaux venant du Bénin et de polystyrène(CBPo) recyclés. Il en ressort que la pression decompactage et la température de séchage, sont deuxfacteurs essentiels à considérer lors de l’évaluationdes performances mécaniques du composite.L’augmentation de la pression de compactage jusqu’àune valeur limite améliore significativement lespropriétés du matériau. Les propriétés optimales duCBPo ont été obtenues à la pression de 7 MPa. Leséchage post-moulage à 100°C, a également amélioréde façon significative les performances du composite.Aussi, par ses nouvelles performances mécaniques, leCBPo se repositionne par rapport à d’autresmatériaux existants permettant ainsi d’en envisagerde nouvelles applications dans la construction.

Depuis plusieurs dizaines d’années, les matériaux composites à fibres de carbone ont grignoté une proportion de plus en plus importante dans les structures aéronautiques, grâce à leurs propriétés mécaniques et de leur faible densité. Les critères de sécurité associés à ce type de transport exigent un contrôle à 100% quasi-systématique en fabrication. Parmi les méthodes CND, les ultrasons restent la méthode la plus couramment utilisée, car ils permettent de détecter les défauts francs, estimer le taux de porosité et mesurer des épaisseurs (en réflexion). TESTIA & ACTEMIUM ont conjugué leurs expertises pour définir, assembler, mettre au point et livrer des machines robotisées d’inspection ultrasonore dédiées à ces matériaux. Quatre exemples différents illustrent nos réalisations conjointes. Le premier concerne le contrôle de demi-produits, à savoir des plaques monolithiques, destinées à la découpe et au formage de petits composants raidisseurs. Le deuxième se rapporte à celui des pièces élémentaires d’aéronefs, monolithiques et sandwich, de dimensions variées. Le troisième est lié à l’examen de pales de moteurs à hélices, dont la structure est particulièrement complexe. Enfin le quatrième a été défini pour balayer des panneaux de fuselage auto-raidis de plus de 10m². Si toutes ces machines ont été bâties sur des composants standards, leur intégration a bien évidemment été effectuée en tenant compte des exigences et des contraintes de nos clients, tels que les critères de détection, la cadence et les flux de production, la surface au sol disponible, etc. Bien souvent, des outillages spécifiques ont été développés. Les trajectoires ont été définies soit en apprentissage, soit en programmation hors ligne. Plusieurs effecteurs ont été conçus pour inspecter les pièces tantôt en immersion complète, tantôt en immersion locale, tantôt en transmission jets d’eau. Des logiciels de supervision et des séquenceurs calqués sur le ‘process’ ont toujours été élaborés pour gérer l’acquisition automatique de données 2D ou 3D, C-scan ou A-scan ou mulipics, et assister les opérateurs dans leurs analyses. Au gré des projets passés, TESTIA & ACTEMIUM se sont forgés un savoir-faire permettant d’aborder de très nombreuses applications, grâce à la complémentarité de leurs compétences : TESTIA dans le CND et ACTEMIUM dans l’intégration de procédés robotisés. Ce savoir-faire pourrait se décliner également sur des pièces métalliques, en dehors de l’aéronautique.