Academic literature on the topic 'Composites – Environnement'

Abstract: We have been making art and writing poetry together for many years. As colleagues in arts-based education research, we have journeyed together with many colleagues and students, in many research projects, in dreaming possibilities for teacher education, in promoting the value of a/r/tography as a way of understanding our intricate and composite identities as artists, researchers, and teachers. For us, seeing is not solitary. Instead, seeing is a creative practice of living well with one another in relationship to the world. So, in this article, Rita L. Irwin’s photography and Carl Leggo’s poetry come alongside in order to perform ways of attending.Keywords: A/r/tography; art; Photography; Poetry; Attending; Ekphrasis. Résumé : Nous conjuguons art et poésie depuis longtemps déjà. À titre de collègues de recherche pédagogique à caractère artistique, nous avons évolué auprès de nombreux homologues et étudiants dans le cadre de projets de recherche, en quête d’avenues de formation des éducateurs et dans le but de promouvoir le potentiel de l’a/r/tographie pour mieux comprendre nos identités composites et complexes en tant qu’artistes, chercheurs et enseignants. L’observation n’est pas pour nous un acte solitaire mais bien la pratique créatrice de la cohabitation fructueuse face à notre environnement. Cet article conjugue donc la photographie de Rita L. Irwin et la poésie de Carl Leggo pour proposer des modes de participation.Mots-clés : a/r/tographie, art, photographie, poésie, participation, ekphrasis.

RÉSUMÉ Le mont Gausta (Telemark, 59° 52' N, 8° 39' E) constitue le relief le plus élevé du Sud de la Norvège. Il se compose d'un chaînon de quartzites précambriens associant une pyramide sommitale (Gaustatoppen, 1883 m) à un plateau allongé (Gaustaråen, 1500 m). La surface du plateau est occupée par un felsenmeer aux propriétés variées. L'article porte 1) sur l'environnement de ce felsenmeer et sur ses relations avec les versants encadrants; 2) sur ses caractères morphologiques; 3) sur ses origines et sur ses significations à propos des limites d'englacement dans la région concernée. La grossièreté, l'angulosité et la texture principalement ouverte des blocs sont caractéristiques des felsenmeers formés dans les quartzites. L'agencement des blocs et les figures présentes à leur surface indiquent que le felsenmeer résulte des effets de plusieurs processus, comprenant un défonçage initial du substratum par les mouvements différentiels et localisés d'un glacier, une réorganisation par les agents de la gélivation postglaciaire et un délavage par les eaux de fusion nivale. Le mont Gausta offre donc l'exemple d'un felsenmeer d'origine composite, qui témoigne d'un englacement momentané du chaînon au cours de la dernière période froide, au moins jusqu'au niveau du plateau du Gaustaråen.

Cet article examine la relation entre l’innovation technologique des entreprises et l’application des démarches ESG (Environnement, Social, Gouvernance). Deux propositions sont testées en s’appuyant sur des données d’enquêtes menées auprès d’entreprises marocaines par la Banque Mondiale. La première proposition suggère qu’il existe une relation directe et positive entre le comportement d’innovation technologique des entreprises et leur engagement ESG, mesuré à partir d’un score composite. Dans ce sens, les résultats des régressions multivariées confirment l’existence d’une relation positive entre l’innovation technologique et l’intensité des engagements ESG, que ce soit pour l’innovation de produit ou celle de procédé. Les effets liés à la taille de l’entreprise, à l’expérience du dirigeant, à la présence d’investisseurs étrangers et à l’appartenance sectorielle ont été contrôlés lors de l’analyse empirique. La deuxième proposition examine la relation directe et positive entre l’innovation technologique et la mise en œuvre de l’une des pratiques relevant de l’ESG. A cet effet, les résultats de l’étude suggèrent que les entreprises innovantes sont plus susceptibles de mettre en place les trois pratiques ESG dans leurs activités.

Les études sur la résilience cherchent surtout à déterminer comment et pourquoi, face à un même facteur de stress environnemental, certaines personnes restent en bonne santé, mais d’autres non. Présentement, il n’y a pas de consensus sur la conceptualisation de la résilience. En raison de cette difficulté, il n’y a pas de réponse précise pour expliquer comment améliorer la résilience d’un individu ou d’une collectivité. Bref, il importe de se questionner sur la validité de la résilience comme concept. Ayant privilégié la théorisation enracinée classique de Glaser et Strauss (1967) comme méthodologie, l’objectif de cette recherche était d’établir des pistes théoriques permettant une lecture cohérente des diverses recherches antérieures sur la résilience et de fournir un encadrement pour les recherches et les interventions à venir. La résilience se résume à un terme représentant les discours sur six construits qui sont interconnectés mais distincts : la vulnérabilité, les facteurs de protection, les stratégies de coping, l’adaptabilité, la sensibilité, et la récupération. Au sein de leurs contextes politiques et culturels, ces construits rendent plus claires les pistes d’actions pour intervenir sur la santé, la sécurité et le fonctionnement d’une population.

Dans un contexte de préoccupations environnementales croissantes, le lien entre l’innovation et la performance environnementale suscite une attention importante à la fois dans les milieux académiques et commerciaux. Des études récentes mettent en avant le rôle essentiel de l’innovation dans la résolution des défis environnementaux. Cependant, une analyse approfondie des preuves empiriques révèle une relation complexe. Cette étude vise à explorer la connexion entre l’innovation des modèles d’entreprise, la durabilité environnementale des entreprises et les caractéristiques personnelles des dirigeants. En introduisant le concept d’un effet médiateur, nous cherchons à mieux comprendre les mécanismes sous-jacents qui relient l’innovation à la performance environnementale, allant au-delà des traits organisationnels généralement analysés. Pour ce faire, nous avons utilisé une analyse économétrique, en employant spécifiquement la méthode des moindres carrés ordinaires. De plus, nous avons développé un indice composite pour évaluer les niveaux de durabilité environnementale des entreprises. Le jeu de données de cette étude comprend les réponses de 452 participants valides parmi les 1 096 entreprises inter-sectorielles marocaines interrogées lors de l’enquête annuelle de la Banque mondiale en 2019-2020. Nos résultats de recherche suggèrent que les entreprises dotées de modèles d’entreprise innovants ont une plus grande propension à aborder les préoccupations liées à la durabilité environnementale. De plus, les caractéristiques personnelles des dirigeants jouent un rôle partiel de médiation dans cette relation. Cet article éclaire l’impact distinct de diverses formes d’innovation sur la performance environnementale, en mettant particulièrement l’accent sur le contexte économique en évolution du Maroc et le paysage politique environnemental, où l’engagement environnemental reste modeste. De plus, il a le potentiel de stimuler des initiatives pratiques visant au développement de réglementations nationales et de pratiques axées sur la préservation de l’environnement.

Nous avons utilisé des déchets de PET comme liant et des graviers de granite comme renfort dans la fabrication de pavés perméables à l’eau et à tout fluide de viscosité dynamique voisine de celle de l’eau.Le matériau composite ainsi obtenu correspond à une « valorisation matière » des déchets de PET et est surtout une alternative à la lutte contre l’imperméabilisation des sols urbains. Il s’agit là d’un matériau de construction du Génie civil relativement récent.Les pavés ainsi fabriqués sont dotés de forte porosité (23 à 37%) et de perméabilité élevée (1,3 à 3,6cm/s). Leur résistance à la compression satisfaisante fait de ceux-ci un matériau directement exploitable et utilisable pour le recouvrement des sols dont principalement les aménagements sans contraintes de trafic (cours intérieures, trottoirs, jardins, aires de jeux, etc.).Le taux de liant, les classes granulaires des renforts, la porosité sont généralement les facteurs prépondérants qui influencent les comportements de pavé plastique perméable à l’eau.Ce matériau est aussi intéressant non seulement sur le plan social et sociétal, mais également sur le plan environnemental, ce qui contribue naturellement au développement durable.

L’utilisation d’un état de référence, c’est-à-dire d’une baseline, pour l’analyse des données dans le cadre du contrôle santé des intégré (Structural Health Monitoring, SHM) par ondes guidées limite le champ d’application de ces approches. Cela a largement été démontré dans la littérature en présence de changement de température, mais c’est également vrai en présence de variations d’autres conditions environnementales et opérationnelles, ainsi que des effets du vieillissement. Cet article présente une nouvelle méthodologie auto-référencée, conçue pour être intrinsèquement robuste à l’influence des effets externes, y compris ceux qui n’ont pas été identifiés lors de la conception du système. La méthode repose sur le concept de baseline instantanée, c’est-à-dire la comparaison de plusieurs mesures acquises sur des mesures présentant un degré élevé de similitude du point de vue des ondes guidées. La subtilité de l'approche réside dans la détection de défauts ayant une faible influence sur les mesures en présence de variabilités extrinsèques et intrinsèques ayant une influence comparativement plus importante sur plusieurs échantillons similaires. La méthode comprend également une réduction de la dimension par l'extraction de quantités d'intérêt à partir des signaux acquis, permettant potentiellement l'analyse de plusieurs échantillons avec un volume de données limitées. La méthode proposée est validée avec succès sur 12 plaques d'aluminium, chacune présentant une fissure traversante de 1 à 30mm de longueur, dans un environnement de laboratoire avec des paramètres externes limités. Ensuite, l'approche est testée sur 2 échantillons composites tissés de forme complexe avec jusqu'à 7 trajectoires similaires du point de vue des ondes guidées. La détection d'une masse ajoutée est réussie sur toute la plage de températures considérée (-30◦C à 30◦C) pour toutes les fréquences d'interrogation étudiées (50, 100 et 150 kHz). La méthodologie proposée est nettement plus performante qu'un algorithme d'imagerie de l’état de l’art avec compensation de température appliqué aux mêmes données.

Les structures aéronautiques carbone/époxy sont soumises à des environnements extérieurs alliant température et humidité dont la conséquence première est l'absorption par la résine époxy de molécules d'eau. Dans un premier temps, un modèle de propagation des molécules d'eau a été mis en place. Son intérêt se situe dans la prise en compte de la réaction chimique d'hydrolyse des groupements époxydes non-réticulés au sein de la résine qui vient se coupler au mécanisme de diffusion de Fick. Une seconde partie traite des effets de la présence locale des molécules d'eau sur les modules d'élasticité d'un pli élémentaire composite. Le niveau de concentration en eau donne le degré de plastification de la résine époxy par l'intermédiaire de la baisse de sa température de simple ramolissement. L'utilisation d'un modèle micro-mécanique permet alors d'obtenir les évolutions des modules d'élasticité d'un pli composite. Le troisième volet de ces travaux concerne l'étude des effets des environnements hygrothermiques cyclés et montre le caractère spécifique de ce type de sollicitations par rapport à un chargement monotone, notamment en terme d'endommagement du composite
The carbon/epoxy aeronautical structures are subjected to outside environments combining both temperature and humidity therefore these materials are subject to water molecules sorption by the epoxy resin. First, a model of the water propagation was implemented. It takes account of the effect of the hydrolysis taking place between the water molecules and the epoxide groups that have not been cured. This mechanism is coupled with a Fickean diffusion. The second part deals with the effects of the local water molecules presence on the elastic modulus of an elementary composite ply. The local level of water concentration is responsible for the plasticization of the polymer matrix represented by the decrease of its Simple Softening Temperature. The use of a Micro-Mechanical model of homogenization allowed to directly assess the evolutions of the elastic properties of an elementary ply. The third part is about the study of the cyclic hygrothermal environments and shows how the effects of that type of loads are different compared to their equivalent monotonous solicitations. Special attention is given to the effect on damage behaviour of the material

Le comportement a l'oxydation des composites 2d c/sic est etudie sur le plan de la cinetique de perte de masse, des modifications microstructurales en cours d'oxydation et de l'evolution des proprietes mecaniques en traction a l'issue des traitements oxydants. Dans un premier temps, une relation est etablie entre la microstructure et le comportement a l'oxydation des fibres de carbone revetues de pyrocarbone dans l'objectif de determiner la cinetique d'oxydation du renfort fibreux et de localiser les zones les plus sensibles a l'environnement oxydant. Par la suite sont determines les mecanismes responsables de la cinetique d'oxydation des composites 2d c/sic et de leur evolution microstructurale en cours d'oxydation. La connaissance de ces mecanismes a mene a la modelisation de la cinetique d'oxydation du composite. Ce modele est utilise pour etudier l'influence des principaux parametres sur la cinetique d'oxydation du composite, a savoir: la pression de l'environnement oxydant, l'epaisseur du revetement partiellement protecteur en carbure de silicium et la presence d'une sollicitation mecanique. Enfin, une correlation est etablie entre les modes de degradation du renfort fibreux et les modifications du comportement en traction induites par l'oxydation des composites 2d c/sic

Les materiaux composites a matrice polyester insature et renfort fibre de verre trouvent des applications dans la realisation de structures de grandes dimensions pour la construction navale. L'environnement humide, particulierement reactif vis-a-vis de ces composites, diminue la durabilite de ces materiaux. L'un des mecanismes preponderants de degradation susceptibles de reduire les proprietes mecaniques du composite est la fissuration osmotique de la matrice. L'objectif de cette these est donc d'etudier en detail la microcavitation des matrices, dans sa phase d'amorcage et de propagation, d'evaluer ensuite l'incidence de l'endommagement osmotique sur les proprietes mecaniques de la matrice et du composite afin de construire une methode de prevision de duree de vie. L'etude de l'etape d'amorcage conduit a la proposition d'un nouveau mecanisme : la nucleation des fissures resulte de la demixtion polymere-petites molecules organiques (pmo), ces dernieres etant generees pour l'essentiel par l'hydrolyse du polyester. L'etablissement d'un modele cinetique permet de rendre compte, au moins de facon semi-quantitative, de tous les resultats relatifs a la relation structure-stabilite des polyesters. Une etude cinetique de la propagation permet de faire le lien entre la cinetique d'endommagement (propagation de fissures) et la cinetique chimique (accumulation de pmo). Enfin, les proprietes mecaniques de la matrice et du composite sont correlees aux donnees relatives a l'endommagement osmotique. Le temps d'induction de la fissuration dans la matrice pourrait constituer un critere de fin de vie.

Dégradation des matrices, caractérisation des matériaux apres irradiation et cycles thermiques. Essais mécaniques pour étudier l'influence des dégradations sur les températures de transition des matériaux et sur leurs caractéristiques mécaniques dynamiques. Variation de la stabilité dimensionnelle des matériaux fissures.

Notre thèse s’insère dans le cadre du projet ANR Micro « Matériaux Innovants Composites pour la Réparation d'Ouvrages : Approche fiabiliste du dimensionnement pour leur requalification et la prédiction de leur durabilité » L'objectif principal de la thèse est d’appréhender le problème de la durabilité par une approche expérimentale phénoménologique multi-échelle et de proposer des modèles de durée de vie au sens probabiliste. Le matériel d’étude est un carbone/époxy bidirectionnel non équilibré en masse (70% /30%) réticulé à l’ambiante et mis en œuvre par moulage au contact. Six vieillissements hygrothermiques obtenus par croisement entre les températures (20°C, 40°C et 60°C) et les humidités (50%, 75% et immersion) à diverses échéances ont été réalisés au cours de l’étude. Après identification des divers indicateurs, nous avons réalisé des analyses physico-chimiques (absorption-désorption, DSC, TMA, Infrarouge, DMA et Tomographie) ainsi qu’un suivi des caractéristiques mécaniques (traction, cisaillement interlaminaire, pull-out et double cisaillement) afin de définir les différents mécanismes de dégradation des propriétés mécaniques et physicochimiques des matrices polymères, des interfaces fibres–matrice, des joints de colle à l’interface composite-structure renforcée au cours du vieillissement pour le système classique Carbone/Epoxy. Ces indicateurs ont été analysés statistiquement afin de valider plus rigoureusement les tendances qui ont été observées. Le suivi des indicateurs mécaniques de performance par le vieillissement accéléré a été réalisé puis comparé à 1 an de vieillissement naturel. L’antagonisme des différents mécanismes de dégradations a été mis en évidence dans le cas de traction simple et du cisaillement interlaminaire. Il ressort que la plastification est le mécanisme qui affecte le plus les performances des composites carbone/époxy. Pour les températures élevées, il semble que la post-réticulation en densifiant le réseau a amélioré les cohésions interfaciales, ce qui a inhibé l’impact de la dégradation thermique sur les performances mécaniques. En comparant avec le vieillissement naturel, on a pu remarquer que le vieillissement en milieu aqueux était plus dégradant de façon générale et accélérait convenablement la dégradation en milieu naturel. En particulier, les tendances observées ne suivent pas des évolutions qui permettent d’apprécier trivialement la chute de performance par des modèles de prédiction. La qualité de l’adhérence composite/béton a été évaluée par des tests d’arrachement. Les fortes disparités entre les résultats rendent les interprétations délicates. Mais il a été mis en évidence que la post-réticulation semblent améliorer la cohésion tandis que la plastification est très néfaste pour la stabilité du joint de colle accélérant de façon excessive la dégradation en comparaison avec le vieillissement naturel. Cette instabilité a également été prouvée par les tests de double cisaillement où le délaminage était observé dès les premières échéances de vieillissement. La dernière partie du travail a consisté à proposer un traitement statistique des données pour valider tout d’abord les tendances observées expérimentalement, apporter plus d’informations et discuter sur le choix des modèles de prédiction. Bien que très apprécié par la communauté, l’utilisation des modèles physiques n’est pas systématique car elle suppose des performances dégénératives, ce qui en pratique n’est pas le cas. Une approche physique a été proposée sur la base de données épurée afin de respecter les conditions d’écriture du modèle. Le modèle choisi pour prédire la résistance ultime en traction est conservateur mais a le mérite d’être utilisable pour des études de fiabilité. L’enrichissement bayésien pourra être utilisé pour démontrer l’avantage qu’il peut conférer dans les études de fiabilité
Our thesis is part of this MICRO project "Innovative Composite Materials for the Repair of Structures: Reliability approach of the dimensioning for their requalification and the prediction of their durability". Final objective of the thesis is to understand the problem of sustainability through a multi-scale phenomenological experimental approach and to propose probabilistic life-time models. So, we defined the methodology of our study, as well as the methods, materials and analysis techniques. The study material is a non-equilibrium (70% / 30%) unbalanced bidirectional carbon / epoxy that is crosslinked at room temperature and made by hand layup process. Six hygrothermal aging obtained by crossing between temperatures (20°C, 40°C and 60°C) and humidities (50%, 75% and immersion) at various times were carried out during the study. After identifying the various indicators, we carried out physicochemical analyzes (absorption-desorption, DSC, TMA, Infrared, DMA and Tomography) as well as a follow-up of the mechanical characteristics (tensile, interlaminar shear, pull-out and double shear). These indicators were analyzed statistically to more rigorously validate the trends that were observed. The monitoring of mechanical performance indicators by accelerated aging was carried out and then compared to 1 year of natural aging. The antagonism of the various mechanisms of damage has been demonstrated in the case of simple traction and interlaminar shear. It appears that plasticization is the mechanism that most affects the performance of carbon / epoxy composites. For high temperatures, it appears that post-cure by densifying the network has improved interfacial cohesion, which has inhibited the impact of thermal degradation on mechanical performance. Comparing with natural aging, it was noted that aging in an aqueous condition was more generally degrading and aqueous conditions accelerated well the degradation in a natural environment. In particular, the trends observed do not follow evolutions that permit to write simplified prediction models. The quality of the composite / concrete adhesion was evaluated by pull-out tests. The strong disparities between the results make the analysis delicate. But it has been shown that the post-cure seems to improve the cohesion whereas the plasticization is very harmful for the stability of the bonded joints accelerating excessively the degradation in comparison to the natural aging. This instability has also been proven by the double shear tests where the delamination was observed from the first maturities of aging. The anchor length is reduced and a time-sensitive model has been proposed for the selected aging condition (60°C-immersion). On the other hand, this plasticization softens the failure due to the increased deformability of the joint. In this environmental condition, the monitoring of the elastic limit stress seems to be a relevant indicator for the monitoring of the durability because it simulates the natural aging with reasonable differences. The last part of our work consisted in the proposal of a statistical treatment of the data in order to validate firstly the trends observed experimentally, to bring more information and to discuss on the choice of the models of prediction. Although, physical model is very appreciated by the community, it is not systematically applicable. Indeed, it assumes degenerative performance, which in practice is not the case. A physical approach has been proposed on the refined database in order to respect the writing conditions of the model (degenerative trends). The model chosen to predict the ultimate tensile strength is conservative but applicable for reliability studies. Bayesian enrichment can be used to demonstrate the advantage it can confer in reliability studies

L’impact environnemental devient un sujet de plus en plus important dans l’industrie automobile, ce qui pousse les constructeurs à réduire les émissions de CO2 à travers des motorisations propres et à travers l’allègement des structures. Les matériaux composites, associant légèreté et résistance mécanique, présentent une bonne alternative aux aciers standards avec une réduction de masse considérable. L’objectif principal de notre étude est l’application des matériaux bio-composites dans la structure automobile.Pour répondre aux différentes exigences mécaniques, thermiques et économiques, le premier objectif de ce travail est de développer un matériau composite hybride à base de deux fibres naturelles ayant des caractéristiquescomplémentaires permettant d’optimiser les performances du composite, tout en garantissant une homogénéité de son comportement mécanique. Le second objectif concerne l’élaboration d’un outil numérique qui permettrait un pré-dimensionnement rapide de structures qui prend en compte les particularités de ce type de matériau composite hybride. En effet, les exigences et les demandes au sein de l’industrie automobile évoluent rapidement et d’une manière continue, il est nécessaire de pouvoir produire une réponse rapide et à moindre frais (les campagnes expérimentales sont souvent longues et coûteuses pour des matériaux sensibles et encore plus quand ces derniers sont influencés par les conditions environnementales)
The environmental impact is becoming increasingly important in the automotive industry, pushing OEMs to reduce CO2 emissions through clean engines and structural weight reduction. Composite materials, combining lightness and mechanical strength, offer a good alternative to standard steels with a considerable weight reduction. This study mainly aims to apply bio-composite materials in the automotive structure.To meet the various mechanical, thermal and economic requirements, the first objective of this study is to develop ahybrid composite material based on two natural fibers with complementary characteristics to optimize its performance while guaranteeing the homogeneity of its mechanical behavior. The second objective is the development of a numeric tool that would allow rapid pre-design of structural parts reinforced with this hybrid composite material. Indeed, the obligations of the automotive industry are quickly and continuously changing; it is necessary to provide quick and cost-effective responses (compared to the long and expensive experimental campaigns especially when there is sensitivity to the environmental conditions to consider)

Depuis leur industrialisation, la production de composites en fibres de carbone augmente de façon continue. Lors du recyclage des composites à fibres de carbone, seules les fibres seront recyclées. La « suppression » de la matrice est réalisée par pyrolyse, solvolyse ou vapo-thermolyse, procédés qui n’entraînent que peu de dégradation des fibres. Afin de susciter une demande pour les fibres de carbone recyclées, il faut donner de la valeur ajoutée aux fibres recyclées en démontrant la faisabilité de fabriquer des pièces composites (fibre recyclée+matrice) de haute qualité.Les architectures de fibres recyclées semi longues avec un très bon alignement ont été produites par la technologie de réalignement brevetée du laboratoire qui permet d’assurer une exploitation optimale des propriétés des fibres de carbone recyclées. Dans le but de maîtriser et d’optimiser les propriétés du nouveau composite (à fibres discontinues), les mécanismes de transfert de charge entre fibres ont été étudiés, et les propriétés utiles de la matrice ont été identifiées. Une attention particulière a été portée au calcul de la longueur de transfert de charge entre deux fibres discontinues en fonction des propriétés de l'interface fibre recyclée / matrice thermoplastique. En effet, notre objectif est non seulement de rechercher des solutions optimales en termes de résistance mais aussi des solutions qui permettent de limiter l’impact environnemental, d’où notre choix des matrices thermoplastiques (y compris recyclées) pour cette étude.Tous les résultats des simulations numériques ont été validés par comparaison avec des résultats expérimentaux. De plus des composites fibres de carbone recyclées/matrice thermoplastique (PA6 et PC) ont été mis en œuvre et testés. Ces matériaux présentent des taux de fibres supérieurs à 50% et offrent de meilleures propriétés mécaniques que les mêmes matériaux avec matrice epoxy.Une analyse environnementale a été propsée sur l’exemple d’une pale d’éolienne portative en comparant les impacts de la matière première, de la fabrication et de la fin de vie d’une pièce réalisée avec différents matériaux (alliage léger, composite fibres de verre, composites à fibres recyclées). Cela démontre l’intérêt des fibres de carbone recyclées associées à une matrice thermoplastique recyclée, pour minimiser l’impact environnemental tout en maximisant les performances mécaniques
Since their industrialization, the production of carbon fiber composites is continuously increasing. When recycling carbon fiber composites, only the fibers are recycled. The matrix is "removed" by pyrolysis, solvolysis or vapour-thermolysis, processes that cause little degradation of the fibres. In order to create a demand for recycled carbon fibers, it is necessary to add value to recycled fibers by demonstrating the feasibility of manufacturing high quality composite parts (recycled fiber + matrix).Semi-long recycled fiber architectures with very good alignment were produced by the laboratory's patented realignment technology that ensures optimal exploitation of recycled carbon fiber properties. In order to control and optimize the properties of the new composite (staple fiber), the mechanisms of load transfer between fibers were studied, and the useful properties of the matrix were identified. Particular attention has been paid to the calculation of the load transfer length between two staple fibers as a function of the properties of the recycled fiber/thermoplastic matrix interface. Indeed, our objective is not only to find optimal solutions in terms of strength but also solutions that allow to limit the environmental impact, hence our choice of thermoplastic matrices (including recycled) for this study.All the results of the numerical simulations were validated by comparison with experimental results. In addition, recycled carbon fiber/thermoplastic matrix composites (PA6 and PC) were implemented and tested. These materials have fiber contents higher than 50% and offer better mechanical properties than the same materials with epoxy matrix.An environmental analysis was performed on the example of a portable wind turbine blade by comparing the impacts of the raw material, manufacturing and end of life of a part made with different materials (light alloy, glass fiber composite, recycled fiber composites). This demonstrates the interest of recycled carbon fibers associated with a recycled thermoplastic matrix, to minimize the environmental impact while maximizing mechanical performance

Les matériaux composites constitués de résines cyanates esters et plus particulièrement les résines phénoliques triazines PT15 et PT30 ont été sélectionnés pour remplacer des pièces structurales métalliques aéronautiques sollicitées à des températures de 200 à 300°C. Ces résines présentent à la fois une température de transition vitreuse élevée supérieure à 300°C et une faible viscosité pour une température de mise en œuvre à 80°C adaptée au procédé Resin Transfert Molding (RTM). Les objectifs de cette thèse sont d’une part de comprendre le comportement de ces résines durant leur mise en œuvre et leur polymérisation et d’autre part d’étudier la durabilité de ces résines à partir d’études de vieillissement thermo-oxydatif à des températures proches des températures d’utilisation. La caractérisation physico-chimique des résines PT15 et PT30 à l’état de réception a d’abord montré que ces deux grades sont constitués d’oligomères de même composition chimique, de même configuration spatiale mais de distributions de masses molaires différentes. La présence de cycles triazines dans la résine PT30 indique un état de « pré-réticulation » qui n’est pas décelable pour la résine PT15. Ces différences vont avoir une incidence sur la cinétique de la réaction de réticulation des deux résines et vont favoriser un mécanisme autocatalytique pour le grade PT30. Après optimisation d’un cycle de cuisson, ces deux grades présentent une différence de température de transition vitreuse de 70°C. Parmi les différentes techniques d’analyse expérimentées, ce sont les études rhéologiques au cours de la réticulation qui vont permettre de comprendre les différences de structuration des réseaux et de mettre en avant la formation d’un réseau intermédiaire qui relaxe à plus basse température pour la PT15. Cette différence d’organisation est l’élément clé qui permet de comprendre les différences de stabilités thermiques évaluées lors de vieillissement thermo-oxydatif
Composite materials made of cyanate ester resins and in particular phenolic triazine resins such as PT15 and PT30 are selected to replace structural metal parts in aircraft at operating temperatures between 200 and 300°C. The main advantages of these resins are their high glass transition temperature, above 300°C, and their low viscosity at 80°C make them suitable for Resin Transfert Molding (RTM) process. The main goals of this work are to understand the resins’ behavior during crosslinking and then to study their durability through thermo-oxidative aging at operating temperatures. Physico-chemical characterizations of PT15 and PT30 resins at their initial state showed a similar chemical composition and spatial configuration but a different molar mass distribution. Triazine rings have only been detected in PT30 only, indicating a “pre-cured” state. These differences have consequences on the crosslinking kinetics and promote an autocatalytic mechanism for PT30. After cure optimization, PT15 has a glass transition temperature 70°C lower than the one of PT30. Among different analysis techniques, the rheological study during crosslinking provided an understanding of the networks’ structuration dissimilarities between the two grades, highlighting the formation of an intermediate structure which relaxes at lower temperatures in PT15. This different networks’ organization is the key element to understand dissimilar thermal stabilities analyzed during thermo-oxidative aging

Ce projet contribue à développer la prochaine génération de nano-emballages en utilisant une approche plus sûre et éco-conçue avec des avantages directs à la fois pour l'environnement et la sécurité des consommateurs. Les emballages alimentaires constituent l’un des principaux secteurs d’applications des nanotechnologies avec des enjeux environnementaux prometteurs de substitution des pétro-plastiques par des bio-plastiques et de réduction des pertes et gaspillages alimentaires grâce à des emballages plus performants, de type actifs et intelligents. Dans le cas de matériaux nano-composites (matrice polymérique contenant des nano-particules) destinés au contact alimentaire, le risque majeur en terme de santé humaine est lié à leur impact sur la migration de composés indésirables de l’emballage vers l’aliment (stabilisants UV, antioxydants, plastifiants, etc) qui peuvent avoir des effets néfastes en fonction des doses et durées d’exposition. Ces interactions contenant/contenu sont soumises à une réglementation européenne dont l’objectif est la protection de la santé du consommateur en fixant des limites de migration spécifique pour tous les composés supposés entrer dans la composition des matériaux plastiques dédiés au contact alimentaire. Dans le cas des nanomatériaux, la présence de nanoparticules est susceptible de modifier les interactions entre le polymère et les additifs et par voie de conséquence leurs propriétés de transfert. Ainsi, la formalisation des phénomènes de migration de l’emballage vers l’aliment établie sur des matériaux plastiques ne contenant pas de nanoparticules ne peut pas être directement transposée au nano-matériaux. De plus la présence de ces nanoparticules peut profondément modifier l’éco-toxicité environnementale du système matrice- nanoparticule -additif.La présente étude vise à comprendre et contrôler l’impact des structures nanocomposites (matrice polymérique contenant des nano-particules) sur les propriétés de transport (diffusivité et solubilité) des nanoparticules et des additifs chimiques en condition d’usage. À cet égard, il est nécessaire de combler le déficit de connaissances dans a caractérisation de la structure 3D, des propriétés physico-chimique et des interactions aux interfaces entre nanoparticules et matrice dans les nanomatériaux. Devant la complexité du système étudié, la modélisation est indispensable pour représenter (simplifier sans pour autant perdre trop de connaissances) la structure 3D des nanomatériaux et simuler, reproduire puis prédire, l’évolution de leurs propriétés de transfert en fonction des paramètres structurels et en condition d’usage. La modélisation des transferts est également indispensable pour, dans une approche d’ingénierie inverse, éco-concevoir et dimensionner à façon des nano-emballages sûrs pour l’Homme et l’Environnement. Dans cette optique une démarche de modélisation multi-échelle des relations structure/propriétés de transfert de masse a été mise en place sur des matériaux nanocomposites ciblés choisis pour leur pertinence dans le domaine de l’emballage alimentaire
The market of nanotechnologies is dominated by the food packaging area which amounts more than 20% of the total nanotechnologies market in 2015. However, the wide-scale use of nanomaterials raises important questions about environmental and safety issues that could hinder their development. In the case of plastics intended to be in contact with food, the risk of contamination concerns not only the nanoparticles but also all the chemical additives added during the material processing. The presence of nanoparticles is susceptible to modify the interactions between polymer and the additives with a possible change in their transport properties and therefore the food contamination.The present work aims at identifying the relationship between the structural characteristic and the transport properties (diffusivity and solubility) of nanoparticles and chemical additives incorporated in nanocomposites. In this regard, it is necessary to fill the gap of knowledge in 3D nanostructure characterization and a multi-scale modeling of mass transfer properties of nanocomposites in real usage conditions.In this way, polyethylene and nanoclay were selected based on the best compromise between real potential applications and the scientific knowledge previously published and eventually the nanocomposites were synthesized with LLDPE, Cloisite20 and a compatibilizer by melt intercalation method.The nanocomposite structure was characterized using TEM, X-ray nanotomography, TGA and XRD then submitted to migration tests undertaken in contact with different food simulants which represent various types of food (aqueous, acid, alcoholic) following the recommendation of the European regulation on the food contact material. To evaluate the positive or adverse effects of the nanomaterials on the contamination of the food by chemical additives which are usually incorporated with the plastic packaging, the virgin polymer and nanocomposite material were spiked with a mixture of the additives exhibiting various volatility, polarity and molecular weight. Then, the transport properties (i.e inertia) of nanocomposite structure was distinctively investigated on kinetic (apparent diffusion coefficient) and thermodynamic (partition coefficient) considerations.The results indicated that nanoclay addition in plastic materials favorably reduced the migration of additives by modifying both their diffusivity in the polymer and their partition between the polymer and the food simulant. However, while the partition coefficient of additives increases in nanocomposite in comparison to pure LLDPE for the samples in contact with all types of food simulants, the reduction of diffusion coefficient is significantly dependent on the nature of the food simulant in contact. Hence, it can be concluded that the major role in the migration of additives is not played by the imposed tortuosity path, but by the factors such as the affinity between the base polymer and simulants as well as the effects of simulants on swelling and crystallinity of the samples. Moreover, the effect of additive-related parameters and the structural parameters were assessed and put in perspective with their impact on the transport properties of nanostructures. Integrating the results of characterization and transfer properties led to an improved understanding of the influence of structure of nanocomposites on their mass transfer properties and therefore on the suitability of using them as food contact materials