Tesis sobre el tema "Composites polymères – Propriétés thermiques – Propriétés mécaniques"
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Fournier, Jérôme. "Contribution à l'étude des matériaux composites conducteurs à matrice époxyde : application à la non linéarité électrique". Lyon 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LYO10336.
Resumen
Les materiaux a effet ctp ou coefficient temperature positif sont caracterises par une forte augmentation de la resistivite electrique quand ils sont chauffes au-dela d'une temperature critique t#c. Ce phenomene, relativement bien connu dans les composites conducteurs a matrice semi-cristalline, reste mal compris dans les materiaux amorphes tels que les polymeres thermodurcissables charges avec des particules conductrices. Les objectifs de notre travail consistent a etudier les proprietes de differents composites conducteurs a matrice epoxyde, charges avec (i) du polypyrrole, (ii) du noir de carbone, ou (iii) des particules metalliques, a evaluer leur potentiel et leurs limites en tant que systemes de protection electrique, et contribuer ainsi a mieux comprendre les phenomenes de non-linearite electrique dans les materiaux heterogenes aleatoires. Dans une introduction bibliographique, regroupant les differentes classes de materiaux a effet ctp, les nombreux facteurs et les mecanismes a l'origine du coefficient temperature positif sont passes en revue et discutes dans un contexte tres general. L'etude des proprietes thermomecaniques, l'analyse de la structure du reseau de percolation et des mecanismes de conduction sont presentes dans les chapitres ii et iii et s'averent des etapes indispensables a la comprehension des proprietes physiques des composites, telles que l'anomalie ctp. La conjonction de ces trois concepts permet d'analyser les proprietes electriques non-lineaires des materiaux, faisant l'objet d'une quatrieme partie, et de mieux comprendre les origines de l'anomalie ctp selon la nature et la structure des composites. Deux interpretations differentes du phenomene sont proposees en fonction des modes de conduction et de la nature des contacts inter-particules. Dans le cas d'un mecanisme de conduction metallique, une importante transition metal/isolant est possible pour une large gamme de composites, et le role de la matrice et de la fraction volumique de charges est mineur. Dans le cas des materiaux heterogenes aleatoires semi-conducteurs, les parametres lies a l'expansion thermique de la matrice et a la structure du reseau conducteur deviennent predominants, et regissent l'amplitude et la temperature de commutation de l'effet ctp.
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Sibold, Nathalie. "Elaboration et caractérisation de nanocomposites à base de polyéthylène et de montmorillonite". Caen, 2005. http://www.theses.fr/2005CAEN2011.
Resumen
L’élaboration de nanocomposites à base de polyéthylène (PE) et d’une charge nanométrique argileuse de structure lamellaire, la Montmorillonite (MMT), est l’objet de cette étude. L’incompatibilité entre le PE particulièrement apolaire et la MMT polaire nécessite la compatibilisation du système. Ceci implique d’une part, de rendre l’argile plus hydrophobe, par intercalation dans l’espace interfoliaire d’un ammonium à longues chaînes carbonées, et d’autre part, d’utiliser un compatibilisant à base de polymère portant quelques pourcents de fonctions polaires. Une étude en solution sur des molécules modèles, nous a permis de mettre en évidence les capacités d’intercalation de la fonction anhydride. Le choix du compatibilisant s’est alors porté sur des polyéthylènes greffés par des fonctions anhydride maléique. Nous avons optimisé la synthèse de ces compatibilisants par extrusion réactive du PE en présence d’anhydride maléique et de peroxyde de dicumyle. Les nanocomposites ont été préparés en extrudeuse bivis corotative. Une étude des conditions de transformation des mélanges à l’état fondu (profil de vis, vitesse d’extrusion, mode d’introduction des constituants) a été menée pour assurer une bonne dispersion des feuillets de MMT. Nous avons mis en évidence deux paramètres importants permettant d’obtenir des nanocomposites exfoliés : le taux d’anhydride maléique (aspect chimique) et la viscosité des polymères (aspect physique). Les propriétés mécaniques (module d’Young en traction), thermiques (température de dégradation, oxydation et résistance au feu) et morphologiques (état de dispersion de la charge, taux de cristallinité du polymère) des composites ont été étudiées.
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Chausson, Sophie. "Synthèse et utilisation de matériaux hybrides lamellaires pour l'élaboration et la caractérisation de nanocomposites polymères". Caen, 2009. http://www.theses.fr/2009CAEN2047.
Resumen
L’objectif de la thèse est d’élaborer des matériaux hybrides organiques-inorganiques lamellaires originaux et de les disperser dans une matrice polymère afin d’obtenir des nanocomposites. La mise en œuvre des nanocomposites s’est faite à chaque fois dans deux types de matrices, le polyéthylène (PE) et le polyamide-12 (PA-12). Deux types d’hybrides lamellaires y ont été dispersés. Le premier est l’oxyde lamellaire KTiNbO5, modifié chimiquement par intercalation d’alkylamines de différentes longueurs de chaîne carbonée pour améliorer sa compatibilité avec les différentes matrices polymères. La dispersion de ces matériaux hybrides a permis d’améliorer plusieurs propriétés des matrices hôtes comme la stabilité thermique, la résistance mécanique et la résistance au feu. La deuxième famille de matériaux élaborés est celle des phosphonates de cuivre lamellaires porteurs de chaînes alkyles de différentes longueurs. L’objectif de cette étude est de préparer un matériau hybride avec un métal de transition en vue de son incorporation dans le polymère. Une étude structurale approfondie de la série homologue a mis en évidence deux types de composés : hydratés pour les chaînes alkyles courtes (nombre de carbone ≤10) et déshydratés pour les chaînes carbonée n≥10. Ces deux types structuraux ont montré des comportements magnétiques différents. Enfin, l’incorporation de ces charges dans les matrices polyéthylène et polyamide-12 a révélé que la nature covalente de la liaison chimique entre la partie organique et le feuillet inorganique ne permet pas d’obtenir un état d’exfoliation suffisant pour bénéficier de l’effet ‘nano’ sur les propriétés physiquesThe aim of this work is to elaborate original lamellar hybrid materials and disperse them in a polymer matrix to obtain nanocomposites. They have been prepared using two different matrixes, one apolar (polyethylene) and one polar (polyamide-12). The two lamellar hybrid systems have been dispersed in these matrixes and studied as part of the hybrid nature. The first one, the lamellar oxide KTiNbO5, has been chemically modified with alkylamines having different carbon chain lengths in order to be compatible with the different polymer matrixes. The dispersion of such materials has allowed improving several properties like thermal stability, mechanical resistance and fire resistance. The second family studied is the copper alkylphosphonate one. They have been prepared with different alkyl chain lengths. The aim of this study is to prepare a hybrid material with a transition metal and to disperse it in the polymer matrixes. A deep structural study of the homologue series has revealed two types of compounds: hydrated for the short alkyl chains (number of carbon atoms≤10) and dehydrated for the alkyl chains with n≥10. These two structural types have shown different magnetic behaviours. Finally, the incorporation of these fillers in polyethylene and polyamide-12 has revealed that the chemical nature of the bond which links the organic part to the inorganic one of the hybrid does not allow obtaining an efficient exfoliation mechanism
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Rul, Alicia. "Compréhension et amélioration du nano-renforcement des élastomères silicone". Caen, 2011. http://www.theses.fr/2011CAEN2040.
Resumen
Les élastomères silicone possèdent de remarquables caractéristiques thermiques. Il est cependant nécessaire de les formuler pour optimiser leurs propriétés mécaniques et dynamiques. L’objectif de cette thèse est donc le renforcement des silicones. Des charges minérales, telles que la silice, sont le plus souvent utilisées pour améliorer les caractéristiques de ces polysiloxanes via des interactions physiques. L’étude approfondie du comportement mécanique et thermique de nanocomposites silicone, nous a permis de comprendre les mécanismes d’amélioration de ces propriétés. L’utilisation de nanocharges hybrides organiques/inorganiques nous a permis de développer un nouveau mode de renforcement du silicone impliquant la création de liaisons covalentes entre la nanocharge et la matrice. La modification de nanocharges par hydrosilylation permet d’optimiser considérablement la dispersion de celles-ci et d’augmenter la densité de réticulation du silicone. Nous montrons dans ce projet qu’il est possible d’améliorer simultanément la tenue au vieillissement thermique aérobie et anaérobie, de réduire l’effet Payne, et d’augmenter le module élastique de silicones chargés. Ce nouveau mode de renforcement est un levier qui permet de multiplier les applications pour des mélanges silicone aux très bonnes propriétés thermiques, mécaniques et dynamiquesSilicon rubbers exhibit very good thermal properties. Unfortunately, their mechanical properties are too weak and must be improved. Silica minerals are generally used to improve the silicon matrix properties via physical interactions. The aim of this work is to understand and improve the silicon rubbers physical behavior by using nanofillers. In depth studies of mechanical behavior and thermal degradation of silicon nanocomposites allowed us to well-understand reinforcement mechanisms. Thanks to hybrid organic/inorganic nanoparticles, we managed to increase the rubber’s crosslink density and to improve the dispersion of nanofillers in the matrix blends. Chemical modifications through hydrosilylation reaction and morphological modifications of these particles, allowed us to enhance significantly the thermal, mechanical and dynamic properties of silicon rubbers. In this work, we have found a new way of reinforcement by creating covalent bonds between tailored nanofillers and the silicon rubber matrix. This new way of reinforcement of silicon rubber properties allows simultaneously improving thermal behavior, reduce Payne effect, and increase elastic modulus
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Borchani, Karama. "Développement d'un composite à base d'un polymère biodégradable et de fibres extraites de la plante d'Alfa". Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSES010/document.
Resumen
Cette étude constitue une contribution à la recherche de nouveau matériau composite originaire des ressources naturelles végétales. Elle vise alors à l’exploitation des fibres naturelles extraites de la plante d’Alfa avec une matrice biopolymère thermoplastique de type Mater-Bi® afin d’élaborer des biocomposites. Trois types de fibres courtes extraites de la plante d’Alfa sont préparés ; non traitées et traitées par un traitement alcalin à 1 et 5%. Les diverses techniques utilisées pour la caractérisation des fibres ont révélé une augmentation de la rugosité, du taux de cellulose, de l’indice de cristallinité ainsi de la stabilité thermique après le traitement alcalin. Les matériaux composites sont préparés par extrusion bivis suivi d’une opération d’injection en faisant varier le pourcentage des fibres de 0 à 25%. Les analyses thermiques des biocomposites ont montré un accroissement significatif de la vitesse de cristallisation suite à l'incorporation des fibres d’Alfa ainsi une amélioration de la stabilité thermique pour les matériaux à base de fibres traitées. La résistance à la traction et le module de Young des biocomposites ont augmenté alors que la ténacité et l’allongement à la rupture ont diminué avec l'augmentation du taux de fibres. Les micrographies MEB des surfaces fracturées indiquent une bonne adhésion entre la matrice et les fibres d’Alfa traitées ou non. L’étude de la cinétique de cristallisation des différents biocomposites a prouvé le fort effet nucléant des fibres d’Alfa traitées ou nonThis study is a contribution to the search for new composite material from vegetable natural resources. It aims at the exploitation of natural fibers extracted from the Alfa plant with a bioplastic of the Mater-Bi® type in order to develop biocomposites. Three kinds of short fibers extracted from Alfa plant were prepared; untreated, 1% and 5% alkali treated. The various techniques used for fibers characterization showed an increase in the roughness, cellulose level, crystallinity index and thermal stability after the alkali treatment. The composite materials were prepared by twin screw extrusion flowed by an injection operation by varying the fiber contents of 0 to 25%. Thermal analysis showed significant increase of the crystallization rate with the incorporation of Alfa fibers and enhancement of thermal stability by alkali treatment. Modulus and tensile strength of biocomposites also improved whereas toughness and elongation at break decreased upon increasing the fibers fraction. Scanning electron microscopy (SEM) on fractured surfaces indicated good adhesion between the matrix and the treated or untreated Alfa fibers. The study of crystallization kinetics of biocomposites showed strong nucleating effect of treated or untreated Alfa fibers
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Honoré, Mathilde. "Mise au point de nouveaux bio-composites verts innovants à base de roseau commun Phragmites australis : applications en plasturgie et en éco-construction pour le bâtiment". Thesis, Lorient, 2020. http://www.theses.fr/2020LORIS572.
Resumen
L'utilisation de fibres végétales, tant dans le domaine de la plasturgie que dans celui du bâtiment, permet de réduire les émissions de gaz à effet de serre et par conséquent l'impact environnemental de l’Homme. L'intérêt envers les bio-composites utilisant des fibres végétales telles que le chanvre, le bois, le lin mais également le roseau miscanthus ne cesse d'augmenter. Il n'existe, à l'heure actuelle, que très peu de travaux s’intéressant au roseau phragmites australis. Pourtant, n'utilisant pas de surfaces cultivées, cette plante invasive est indépendante des enjeux agricoles et ne demande aucun intrant chimique. La récolte du roseau s'inscrit donc dans une démarche de gestion des zones humides tout en valorisant un matériau aux multiples propriétés. Les travaux de cette thèse sont consacrés à la caractérisation du matériau brut phragmites australis et à l’étude de son éligibilité comme matériau en substitution de trois matériaux de référence, le bois, le miscanthus et la chènevotte, largement utilisés comme renforts en plasturgie et en éco-construction. Des formulations de composites utilisant deux matrices polymères (polypropylène et polybutylène succinate) à différents taux de charges végétales et d’agent compatibilisant ont été caractérisées d’un point de vue de leurs propriétés mécaniques par des essais de traction, flexion et choc Charpy. Le vieillissement à l’eau de ces composites a également été étudié et corrélé au caractère hydrophobe du roseau. Pour le volet construction, des formulations à base de roseaux de différentes origines et utilisant différents liants (chaux aérienne, plâtre et terre) ont été testées en compression et avec des mesures de conductivité thermique afin d’évaluer le comportement du roseau en tant que matériau d’usage pour le bâtimentThe use of plant fibres, both in the field of plastics processing and in the building industry, makes it possible to reduce greenhouse gas emissions and therefore the environmental impact of mankind. Interest in biocomposites using plant fibres such as hemp, wood, flax and also miscanthus reed is increasing. Nowadays, there is very little work on the reed phragmites australis. However, as it does not use cultivated areas, this invasive plant is independent of agricultural issues and does not require any chemical inputs. The reed harvest is therefore part of a wetlands management approach while enhancing the value of a material with multiple properties. This work is devoted to the characterisation of the raw material phragmites australis and to the study of its eligibility as a substitute material of three reference materials, wood, miscanthus and hemp shiv, widely used as reinforcements in plastics processing and eco-construction. Composite formulations using two polymer matrices (polypropylene and polybutylene succinate) with different rates of plant fillers and coupling agent were characterised from the point of view of their mechanical properties by Charpy tensile, flexural and impact tests. The water ageing of these composites was also studied and correlated to the hydrophobic character of the reed. For the construction application, formulations based on reeds of different origins and using different binders (lime, plaster and earth) were tested in compression and with thermal conductivity measurements in order to evaluate the behaviour of the reed as a material for building use
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Hamdi, Khalil. "Fonctionnalisation de matériaux composites à renfort carbone et matrice thermoplastique par adjonction de nanocharges : élaboration et étude du comportement". Thesis, Compiègne, 2017. http://www.theses.fr/2017COMP2388/document.
Resumen
Pour étendre l'utilisation des composites dans des applications plus variées (applications intelligentes et multifonctionnelles), l'une des barrières est leur faible conductivité électrique et thermique. Dans le cas de composites renforcés par des fibres de carbone, la matrice organique est responsable des propriétés isolantes du composite résultant. L'une des solutions pour améliorer les conductivités des matériaux est l'utilisation des nanocharges conductrices. L'amélioration des propriétés électriques et thermiques des polymères nanochargés est une problématique récurrente dans la littérature. Cependant, étudier les propriétés des composites à fibre de carbone continue et nanochargés est moins abordée. Ce travail porte sur la fabrication et la caractérisation des composites nanochargés par du noir de carbone et des nanotubes de carbone. Tout d'abord, un intérêt particulier a été accordé à la phase délicate de la fabrication. Comme mentionné ci-dessus, la mise en œuvre des composites à renfort continu et matrice nanochargée implique des problèmes liés à l'agglomération et à la dispersion inhomogène des nanocharges dans le composite final. Pour résoudre ces problèmes, le choix de la matrice thermoplastique (Polyamide 6) était judicieux. En fait, la dispersion des nanocharges a été faite par extrusion bi-vis qui est connue comme l'une des voies les plus efficaces de séparation d'agglomérats. De plus, la méthode de fabrication à base de films de Polyamide 6, appelée film stacking, assure une partition homogène dès le début du processus. Des observations MEB ont été effectuées pour localiser les nanoparticules. Ceux-là ont montré que les particules pénétraient dans la zone des fibres. En effet, en atteignant le cœur des torons, les nano-charges ont créé un réseau de connectivité entre les fibres pour le passage de courant. Ceci explique l'amélioration constatée de la conductivité électrique des composites en présence de noir de carbone et des nanotubes de carbone. Ces essais ont été réalisés avec la méthode à 4 points. La conductivité électrique du composite à matrice « pure » est passée de 20S / cm à 80S / cm en ajoutant 8% en poids de noir de carbone et à 15S / cm en ajoutant 18% en poids de la même charge nanométrique. Pour les nanotubes de carbone, avec 2,5% en poids, la conductivité était d'environ 150S / cm. Pour les propriétés thermiques, des tests basés sur l'effet Joule ont été réalisés. L'augmentation de la température a été enregistrée en utilisant une caméra IR. Les résultats obtenus sont en accord avec ceux de la conductivité électrique, montrant une amélioration du comportement thermique en présence de nanocharges. Grâce à ces résultats, l'utilisation de ces composites comme outil de suivi d’endommagement était possible. Par ailleurs, la méthode de variation de la résistance électrique a été effectuée. Les matériaux nanochargés ont montré une meilleure sensibilité aux endommagements. Les résultats ont été comparés aux outils classiques de suivi d’endommagement. A la fin, plusieurs applications « intelligentes » ont été testées telles que : le composite à gradients de propriétés et des matériaux nanochargés coususTo extend the use of composites in more varied application (smart applications, multifunctional issues), one of the actual barrier is their poor electrical and thermal conductivities. In the case of carbon fiber reinforced composites, organic matrix are in charge of the insulating properties of the resulting composite. One of the solutions to enhance conductivities of materials is the use of conductive nanofillers. Improving the electrical and thermal properties of nanofilled polymers has been investigated in several studies. However, studiing the properties of continuous carbon fiber nano-filled composites is less approached. This work tends to fabricate and characterize carbon black and carbon nanotubes nano-filled composites. First of all, special interest was given to the delicate phase of manufacturing. As mentioned before, processing continuous fiber reinforced nanofilled polymers implies issues related to nanofillers agglomeration and inhomogeneous dispersion in the final composite. To resolve these problems, the choice of the thermoplastic (Polyamide6) matrix seemed preferable. In fact, the dispersion of nanofillers was made by twin screw extrusion which is known as one of the most effective agglomeration separation ways. Adding to this, the fabrication method based on Polyamide 6 shects called film stacking, ensure a homogeneous partition at the beginning of the process. SEM observations were performed to localize the nano-particles. It showed that particles penetrated on the fiber zone. In fact, by reaching the fiber zone, the nano-fillers created network connectivity between fibers which means an easy pathway for the current. It explains the noticed improvement of the electrical conductivity of the composites by adding carbon black and carbon nanotube. This test was performed with the 4 points electrical circuit. It shows that electrical conductivity of 'neat' matrix composite passed from 20S/cm to 80S/cm by adding 8wt% of carbon black and to 15S/cm by adding 18wt% of the same nano-filler. For carbon nanotubes, with '2.5wt% the conductivity was around 150S/cm. For the thermal properties, tests based on Joule's effect were performed. The rise of temperature was recorded using IR camera. Results obtained are in agreement with the electrical conductivity ones, showing enhancement of the thermal behavior in presence of nanofillers. Thanks to these results, the use of these composites as a damage-monitoring tool was possible. By the way, the electrical resistance change method was performed. Nanofilled materials showed better sensitivity to damage. Results were compared with classical damage monitoring tools. At the end, several 'smart' applications were tested such as graded functionalities composite and stitched nanofilled materials
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Miranda, Campos Bernard. "Copolymer-based PLLA matrix composites produced by TP-RTM". Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2022-....), 2023. http://www.theses.fr/2023ULILR042.
Resumen
Cette étude présente la production de composites à matrice copolymère à base de poly(L-lactide) par Moulage par Transfert de Résine Thermoplastique (TP-RTM). Dans ce procédé, la polymérisation in-situ par ouverture de cycle du L-lactide (L-LA) et de l'ε-caprolactone (ε-CL) a été réalisée en une seule étape pour obtenir des composites à matrice copolymères poly(L-lactide-co-ε-caprolactone) (PLCL) biodégradable. L'incorporation de l'ε-CL dans la matrice avait pour objectif de réduire la fragilité du PLLA. La matrice PLCL résultante a été associée à des renforts de verre ou de carbone. Différents rapports molaires L-LA / ε-CL ont été testés, ce qui a permis de développer des composites présentant des propriétés chimiques, thermiques et mécaniques variées. Les paramètres expérimentaux du procédé TP-RTM ont été optimisés pour créer des composites avec moins de vides possibles. Ensuite, ces composites ont été caractérisés pour évaluer la conversion du monomère, la masse molaire et les propriétés thermiques des matrices ainsi que les propriétés mécaniques des composites résultants. Il a été constaté que les composites PLCL / verre tissée présentent une résistance aux chocs plus élevée par rapport à leurs homologues à base de PLLA. D'autre part, les composites PLCL / renfort de carbone présentent des propriétés de légèreté remarquables avec une grande résistance à la flexion. Les fractures des composites après les essais mécaniques ont été étudiées pour identifier le type d'endommagement au cours de ces essais. Dans une approche plus durable, des composites entièrement biodégradables de PLLA / renforts de lin ont été produits par TP-RTM, et leurs propriétés chimiques, thermiques et mécaniques ont également été étudiées. De plus, le vieillissement accéléré de l'ensemble de ces composites sous température et irradiation UV a été étudié. A l'issue du vieillissement, une relation entre la cristallinité, la masse molaire des matrices et les propriétés de flexion a pu être établieThe present study experimentally investigated the production of poly(L-lactide)-based matrix composites by Thermoplastic Resin Transfer Molding (TP-RTM). In this process, the in-situ ring opening polymerization of L-lactide (L-LA) and ε-caprolactone (ε-CL) was performed in a single step to achieve composites with a biodegradable poly(L-lactide-co-ε-caprolactone) (PLCL) matrix in one step synthesis. The incorporation of ε-CL in the matrix was aimed at reducing the brittleness of PLLA. The resulting PLCL matrix was reinforced with glass or carbon fabrics. Different L-LA / ε-CL molar ratios were tested, leading to the development of composites with various chemical, thermal, and mechanical properties. The TP-RTM parameters were optimized to produce composites with reduced voids. Subsequently, these composites were characterized to evaluate monomers conversions, molecular weights and thermal properties of the matrices, as long as the mechanical properties of the resulting composites. It was found that PLCL / glass fabric composites exhibit higher impact resistance compared to their PLLA-based counterparts. On the other hand, PLCL / carbon fabric composites display remarkable lightweight properties with high bending strength. The fractures of the composites after mechanical tests were studied to identify the failure type during these experiments. In a more sustainable approach, fully biodegradable PLLA / flax composites were produced using TP-RTM, and their chemical, thermal, and mechanical properties were also studied. Furthermore, the impact of accelerated aging, i.e under temperature and UV irradiation, was studied on all composites. After aging, a relationship between crystallinity, matrices molecular weights and bending properties was established
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Bardash, Liubov. "Synthesis and investigation of nanostructured polymer composites based on heterocyclic esters and carbon nanotubes". Thesis, Lyon 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LYO10174/document.
Resumen
La thèse concerne les synthèse et caractérisation de composites polymères nanostructurés à base d’esters de cyanates de bisphénol a (DCBA) ou à base d’oligomères cycliques de butylène téréphtalate (CBT) et de nanotubes de carbone multi-parois (MWCNTS). L’effet catalytique des nanotubes de carbone sur la polycyclotrimerisation de DCBA et aussi sur la polymérisation du CBT est observé. L’augmentation de la température de cristallisation a été fixée pour tous les échantillons de nanocomposites à base de polybutylène téréphtalate (cPBT). L’effet de la méthode de mise en forme de cPBT/MWCNTS sur ses propriétés thermiques et électriques a été établi. Il est observé que le traitement thermique additionnel des échantillons (recuit) à des températures inférieures à celle de la fusion du cPBT cause la réagglomération des MWCNTS dans le système. Il est établi que l’ajout de très bas taux de MWCNTS (0.03-0.06 pour cent en masse) dans la matrice de polycyanurate (PCN) augmente les valeurs de résistance à la flexion (64-94 pour cent). De même l’ajout de 0.01 pourcent de MWCNTS en masse dans le CBT augmente considérablement le module d'élasticité des nanocomposites cPBT. Cet effet a été expliqué par la dispersion efficace de cette faible quantité de nanocharges pendant la synthèse in situ de la matrice de cPBT et est confirmée par les clichés en microscopie. Il est déterminé que les propriétés électriques des nanocomposites à base d’esters hétérocycliques et MWCNTS peuvent varier de matériaux isolants aux matériaux conducteurs. Les seuils de percolation des deux systèmes sont très bas (0.22 et 0.38 pourcent pour nanocomposites à base de cPBT et PCN respectivement). La conductivité des composites conducteurs est particulièrement stable sur un large domaine de température ce qui laisse présager des applications intéressantes dans le domaine de la microélectronique et pour des pièces d’avion et de navettes spatialesThe thesis relates to synthesis and investigation of nanostructured polymer composites based on oligomers of cyanate esters of bisphenol a (DCBA) or cyclic butylene terephthalate (CBT) and multiwalled carbon nanotubes (MWCNTS). Catalytic effect of mwcnts in process of DCBA polycyclotrimerization as well as in cbt polymerization has been observed. Significant increase in crystallization temperature of nanocomposites based on polybutylene terephthalate (cPBT) with adding of MWCNTS is observed. The effect of processing method of cpbt/mwcnts nanocomposites on its electrical properties has been found. It has been established that the additional heating of the samples (annealing) at temperatures above melting of cPBT leads to reagglomeration of MWCNTS in the system. It is established that reagglomeration of MWCNTS results in increase of conductivity values of nanocomposites due to formation of percolation pathways of MWCNTS through polymer matrix. In the case of polycyanurate matrix (PCN), it is found that addition of small mwcnts contents (0.03-0.06 weight percents) provides increasing tensile strength by 62-94 percents. It has been found that addition of even 0.01 weight percents of MWCNTS provides significant increase in storage modulus of cPBT matrix. This is explained by effective dispersing of small amount of the nanofiller during in situ synthesis of pcn or cpbt matrix that is confirmed by microscopy techniques. It has been established that the properties of the nanocomposites based on heterocyclic esters and MWCNTS can be varied from isolator to conductor and has low percolation thresholds (0.22 and 0.38 weight percents for cPBT and PCN nanocomposites respectively). The conductivity of samples is particularly stable on a very large range of temperature from 300 to 10 degrees Kelvin that make these materials perspective for practical applications in microelectronics, as parts of aircraft and space constructions
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Blivi, Adoté Sitou. "Effet de taille dans les polymères nano-renforcés : caractérisation multi-échelles et modélisation". Thesis, Compiègne, 2018. http://www.theses.fr/2018COMP2431/document.
Resumen
Le travail présenté dans ce document vise à mettre en évidence et à comprendre l'effet de la taille nanométrique des renforts sur les propriétés des nanocomposites avec une approche expérimentale. Des nanocomposites de PMMA et particules de silice (15nm, 25nm, 60nm, 150nm et 500nm) de fractions volumiques 2 0/0, 40/0 et 6 0/0 ont été fabriqués. Des analyses multi-échelles (MET et DRX-WAXS) ont montré que les paramètres caractéristiques de la microstructure des nanocomposites varient avec la taille des nanoparticules. En effet, la diminution de la taille des nanoparticules à fraction volumique constante a entrainé une diminution de la distance intermoléculaire. Cette diminution a induit une densification de la matrice et une réduction de la mobilité des chaînes de la matrice. Des essais mécaniques (traction, DMA) ont montré que les modules de Young (E) et de conservation (E') des nanocomposites augmentent avec la diminution de la taille des nanoparticules à fraction volumique constante. Et que l'augmentation de E' est conservée avec l'augmentation de la température. Une augmentation des températures de transition vitreuse (Tg) et de dégradation (Td) a également été observée avec les essais DSC, DMA et ATG. Le modèle de la borne inférieure d'Hashin-Shtrikman étendue aux nanocomposites à renforts sphériques proposé par Brisard a été utilisé. La modélisation des modules élastiques des nanocomposites a montré que pour reproduire les données expérimentales, il faut que d'une part que les modules surfaciques caractérisant l'interface soient dépendants de la taille des nanoparticules. Et d'autre part, tenir compte de l'état de dispersion des nanoparticulesThe work presented in this paper aims to highlight and to understand the size effect of nano-reinforcements on nanocomposite properties With an experimental approach. Nanocomposites of PMMA and silica particles With different sizes (15nm, 25nm, 60nm, 150nm and 500nm) and volume fractions (20/0, 4 0/0 and 60/0) were manufactured. Multiscale analysis (MET and DRX-WAXS) have shown that the characteristic parameters of the microstructure of nanocomposites vary With the size of the nanoparticles. Indeed, the decrease in the size of nanoparticles at a given volume fraction implies a decrease of the intermolecular distance. This decrease has induced a densification of the matrix and a decrease of the matrix chain mobility. Mechanical tests (tensile, DMA) have shown that the young (E) and the conservation (E') moduli of the nanocomposites increase With the decrease in the size of the nanoparticles With a constant volume fraction. And the increase of E l is kept when temperature growing. An increase in glass transition (Tg) and degradation temperature (Td) was also observed With the DSC, DMA and ATG tests. Experimental elastic properties of the nanocomposites were used to assess the relevance of size effect micromechanical models, particularly the Hashin-Shtrikman bounds With interface effects proposed by Brisard. The modeling has shown that to reproduce the experimental elastic moduli of nanocomposites, the elastic coefficients of the interface must be dependents on particle sizes. And the state of dispersion of particles must be taken into account
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Roiron, Coline. "Contribution à la caractérisation thermomécanique d’un polyéthylène auto-renforcé et de ses « recyclats » : Effet des paramètres du procédé de moulage par compression". Electronic Thesis or Diss., Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2022. http://www.theses.fr/2022ESMA0004.
Resumen
Réduire la consommation énergétique est un enjeu essentiel pour la société actuelle. Pour opérer une transition énergétique durable, en particulier dans le domaine des transports, de nouvelles réglementations plus exigeantes sont mises en place. Augmenter la proportion de matériaux recyclés et recyclables ainsi qu'alléger les pièces de structures sont les maitres-mots.L'emploi de polymères peut être une solution mais pour garantir une bonne tenue mécanique, le recours à des composites auto-renforcés (SRP : Self-Reinforced Polymer) constitue un levier d'action. Ils sont composés d'un polymère ou d'une famille de polymères sous deux états physiques, un pour former la matrice et le second pour le renfort. Ils présentent alors une faible densité,une tenue mécanique intéressante et une recyclabilité accrue. Pour appréhender le comportement d'un polyéthylène auto-renforcé,et pouvoir ainsi envisager l'utilisation de ce matériau pour une application donnée, comprendre le comportement de chacun des éléments qui le constitue est primordial.Si le comportement de composites plus conventionnels, comme des composites à matrice thermoplastique renforcée de fibres de verre ou de carbone est bien maitrisé, exploiter des renforts thermoplastiques tels que l'UHMWPE (Ultra-High Molecular Weight PolyEthylene) au sein de composite, complexifie la compréhension du comportement des SRP. L'impact de la température et du temps sur la réponse mécanique des renforts est alors examiné dans un premier temps, et les observations sont reliées à des considérations microstructurales. Un protocole d'essai a été proposé et validé au préalable. Une transition de phase solide est mise en évidence autour de 49°C et engendre un changement abrupt de comportement.Ces renforts UHMWPE sont intégrés au sein de composites et un procédé de moulage par compression est suggéré pour les mettre en œuvre en une seule étape à partir d'une matrice sous forme de granulés. L'effet des différents paramètres du procédé est évalué pour pouvoir proposer une combinaison optimale. La réponse mécanique en traction et en fluage à court et long termes est ensuite analysée et l'intérêt des SRPE ainsi conçus est mis en évidence. En effet, le bénéfice de son utilisation est clair, notamment à basse température.Par ailleurs, la présence de renforts thermoplastiques semble introduire des paramètres supplémentaires qui affectent le comportement des composites et en particulier en fluage. La caractérisation précise et la connaissance des températures de transition de ces derniers sont alors apparues déterminantes, à plus forte raison étant donné que les transitions dépendent de la microstructure du renfort et donc du type d'étirage et des conditions appliquées. Enfin, la recyclabilité des composites mis en œuvre est étudiée puisqu'elle constitue un moteur pour le développement des SRP sur le marchéReducing energy consumption is an essential issue for today's society. In order to achieve a sustainable energy transition, especially in the field of transportation, new and more demanding regulations are being implemented. The keywords are to increase the proportion of recycled and recyclable materials and lightening structural parts.The use of polymers can be a solution. However, to guarantee good mechanical resistance, the use of self-reinforced composites(SRP) is a lever for action. They are composed of a polymer or a family of polymers in two physical states, one to form the matrix and the second for the reinforcement. They present a low density, interesting mechanical behavior, and increased recyclability. To understand the behavior of a self-reinforced polyethylene and to be able to consider the use of this material for a given application,it is essential to understand the behavior of each of its components. If the behavior of more conventional composites, such as glass or carbon fiber reinforced thermoplastic matrix composites, is well understood, using thermoplastic reinforcements such as UHMWPE (Ultra-High Molecular Weight PolyEthylene) within the composite makes the understanding of the behavior of SRP more complex. The impact of temperature and time on the mechanical response of the reinforcements is then examined in a first step, and the observations are related to microstructural considerations. A test protocol has been proposed and validated before hand. A solid-phase transition is highlighted around 49°C and generates an abrupt behavior change.These UHMWPE reinforcements are integrated into composites. A compression molding process is suggested to process them in a single step from a matrix in granular form. The effect of different process parameters is evaluated to propose an optimal combination.The short and long-term mechanical response in tension and creep is then analyzed, and the interest of the SRPE thus designed is highlighted. Indeed, the benefit of its use is evident, especially at low temperatures. Moreover, the presence of thermoplastic reinforcements seems to introduce additional parameters that affect the behavior of the composites and, in particular, in creep. The precise characterization and the knowledge of the transition temperatures of the latter appeared then determining, mainly since the transitions depend on the microstructure of the reinforcement and thus on the type of stretching and the applied conditions. Finally, the recyclability of the implemented composites is studied since it constitutes a driving force for the development of SRP on the market
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Guigon, Camille. "Vieillissement par cyclage thermique de composites interlocks 3D à matrice polymère". Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2015. http://www.theses.fr/2015ESMA0004.
Resumen
L’introduction des composites dans des pièces structurelles critiques pour les aéronefs représente une réelle rupture technologique et nécessite des études spécifiques afin de maîtriser leur comportement et leur durabilité. Ce travail a pour objectifs de caractériser et de comprendre les mécanismes de vieillissement de composites interlock 3D à fibres de carbone et à matrice polymère lorsqu’ils sont soumis à des cycles thermiques.Dans ce but, un essai de cyclage thermique (-55°C/120°C), dont l’environnement thermique et gazeux est totalement maitrisé, a été mis en place pour le vieillissement d’échantillons composites représentatifs du motif interlock élémentaire. L’analyse des mécanismes de dégradation induits a été réalisée grâce i/ à la mise au point d’une méthode de caractérisation quantitative 3D de l’évolution des microfissures au cours du cyclage, basée sur des observations par microtomographie RX et sur le développement d’une procédure de traitement d’images spécifique, ii/ au développement d’un essai de cyclage thermique in situ synchrotron couplé à une technique de corrélation d’images volumiques 3D, et iii/ à des simulations par éléments finis prenant en compte l’architecture réelle des échantillons à l’échelle mésoscopique et le comportement thermo-viscoélastique de la matrice.Les résultats obtenus mettent en évidence des couplages thermo-chimio-mécaniques complexes,qui s’expriment à travers quatre paramètres influents : le temps (et le nombre de cycles),l’architecture de l’interlock, la ténacité de la matrice et sa sensibilité à la thermo-oxydationThe introduction of composite materials in critical structural parts for aircrafts represents a real technological breakthrough and requires specific studies to understand their behavior and durability. This work aims to characterize and understand the ageing mechanisms incarbon/epoxy 3D interlock composites when they are submitted to thermal cycling.For this purpose, a thermal cycle test (-55°C/120°C), whose heat and gaseous environment istotally mastered, was set up for the ageing of composite samples of elemental interlock pattern dimensions. Analysis of induced degradation mechanisms was achieved by i/ the development ofa 3D quantitative characterization method of the evolution of microcracks during cycling, basedon observations by microtomography RX and the development of a specific image processing procedure, ii/ the development of an in situ thermal cycle test under synchrotron light, coupled to a digital volume correlation technique, and iii/finite elements simulations taking into account the actual mesoscopic architecture of the samples and the thermo-viscoelastic behavior of thematrix.The results reveal complex thermo-chemo-mechanical couplings that are linked to four important parameters: time (and the number of cycles), the interlock architecture, the matrix toughness andits sensitivity to thermo-oxidation
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Fedosse, Zornio Clarice. "Ionic liquids as multifuncional additives for poly(methyl methacrylate)-based materials". Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEI041/document.
Resumen
La vaste gamme de combinaisons possibles de cations et anions, ainsi que les excellentes propriétés intrinsèques des liquides ioniques (LIs) peuvent être considérées comme les principaux facteurs qui ont conduit au développement d’une recherche utilisant des LIs comme additifs des matériaux polymère. Ainsi, l'objectif principal de ce travail est d'explorer le rôle de la nature du cation et/ou du anion du LI sur les propriétés des matériaux basées de poly (méthacrylate de méthyle) (PMMA). Dans une première partie, des LIs de type imidazolium et ammonium ont été incorporés au PMMA et des caractérisations morphologiques et structurales ont été effectuées afin de comprendre leur impact sur les propriétés thermiques, viscoélastiques et mécaniques des matériaux résultants. Dans la section suivante, la capacité de ces LIs à base d'imidazolium et d'ammonium en tant qu’agents interfaciaux à la surface de la silice a été évaluée. Sub-micro et nanoparticules de silice, ainsi que les LIs, ont été incorporées dans une matrice de PMMA afin de préparer des composites. L'amélioration des propriétés des matériaux ont été discutées en fonction du degré auquel chaque LI influence la compatibilité entre les particules et la matrice polymère. De plus, ces composites ont été exposés au dioxyde de carbone en état supercritique (scCO2) pour utiliser celui-ci comme agent moussant et ainsi produire des matériaux expansés. Le rôle du LI et des particules de silice pour structurer les matériaux expansés a été analysé. Dans la dernière partie de cette étude, le scCO2 est utilisé comme milieu de réaction pour la modification chimique par greffage de la surface des nanoparticules de silice par des LIs de type imidazolium, contenant également des groupes hydrolysables et différentes chaînes alkyles. Le rôle de la pression et la quantité de LI ajoutées au milieu de réaction, ainsi que la longueur de la chaîne alkyle des LIs se sont avérées essentielles pour contrôler le degré de fonctionnalisation des nanoparticules. Enfin, ces nanoparticules modifiées ont été incorporées dans une matrice PMMA. Des analyses de morphologie ont été utilisées pour évaluer la dispersion des particules dans la matrice et les propriétés physico-chimiques de ces matériaux ont été également étudiéesThe large array of cation/anion combinations, and the excellent intrinsic properties of ionic liquids (ILs) open a large range of possibilities in their use as additives to polymer materials. Thus, the main objective of this work is to explore the role of both the cation and anion of a series of ILs on the properties of poly(methyl methacrylate) (PMMA)-based materials. In a first approach, low amounts of imidazolium and ammonium-based ILs were incorporated as additives to PMMA in the molten state. Morphological and structural characterizations were developed in order to understand the impact of the presence of such ILs on the thermal and mechanical properties of the resulting materials. Then, in the following section, the ability of the same imidazolium and ammonium-based ILs as physical modifiers of silica surface was evaluated. In such an approach, ILs were supposed to act as interfacial agents. Sub-micron and nanosize silica particles were used to prepare PMMA composites. Thus, the extents of each IL improve the interfacial interaction between PMMA and silica particles were discussed. In addition, supercritical carbon dioxide (scCO2) was used as foaming agent to produce foamed PMMA-based composites. In such a case, the combined effect of the presence of ILs and silica particles was analyzed regarding the morphology of the foamed structures. In the last section, scCO2 was used as reaction medium, in an environmental friendly approach, to chemically modify silica nanoparticles using a series of imidazolium IL-functionalized silanes (with different alkyl chain lengths). Thermogravimetric analysis (TGA) was used to highlight the effect of the working pressure and the content of such ILs in the reaction medium. The effect of the alkyl chain length on the grafting density of the resulting nanoparticles was also discussed. Finally, novel PMMA-based nanocomposites were prepared by the incorporation of such grafted nanoparticles. Transmission electron microscopy (TEM) and small-angle neutron scattering (SANS) analyses were used to evaluate the state of dispersion of the particles into the polymer matrix. Moreover, the thermal, rheological and mechanical properties of the materials were studied
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Raud, Christophe. "Fissuration des composites carbone à matrice thermostable en traction isotherme et cyclage thermique". Cachan, Ecole normale supérieure, 1993. http://www.theses.fr/1993DENS0013.
Resumen
Ce travail vise a mieux comprendre les phénomènes qui régissent la microfissuration des stratifies carbone/matrice organique thermostable. Deux matériaux représentatifs des classes de température 200-250c (t800/5250 et t800/pmr-15), élaborés suivant plusieurs conditions de moulage, ont été étudiés. Il s'agit de déterminer l'influence des paramètres de fabrication sur la sensibilité a la microfissuration d'un drapage modelé 0#2,90#2#s dans des conditions de chargement quasi-statiques (traction uniaxiale) ou en sollicitation thermique alternée : en isotherme, des essais en traction statique interrompus a niveaux de charge croissants ont été effectues a -110, 20# et 250c avec suivi d'endommagement par rayons x et émission acoustique. Les résultats rendent compte d'une hiérarchie des lois d'apparition de fissures en fonction des contraintes thermiques installées. Cette hiérarchie n'est pas remise en cause lorsqu'on modifie la température d'essai. Des modèles analytiques fondes sur un critère énergétique de rupture (Flaggs & Kural, Laws & Dvorak, Nairn) ont été appliques pour prévoir l'accumulation des fissures; des sollicitations thermiques alternées sans chargement mécanique ont été réalisées entre 110 et +250c avec suivi par rayons x et émission acoustique et des courbes d'accumulation de fissures obtenues en fonction du nombre de cycles. La température maximale atteinte au cours de la mise en œuvre gouverne le nombre de cycles nécessaire à l'apparition de la première fissure ainsi que l'état de fissuration final. On met en évidence l'importance de la partie froide du cycle et celle de la vitesse de refroidissement. Dans la limite du nombre d'alternances (n60) qui a pu être explore, l'extension de l'endommagement est seulement fonction de l'amplitude de température et peut être, en première analyse, traitée en termes d'équivalence thermique-mécanique, le rôle de la vitesse restant à préciser.
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Chabert, Emmanuelle. "Propriétés mécaniques de nanocomposites à matrice polymère : approche expérimentale et modélisation". Lyon, INSA, 2002. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2002ISAL0011/these.pdf.
Resumen
Ce travail de thèse présente une analyse des propriétés mécaniques de nanocomposites à matrice polymère. Il s'agit d'examiner le rôle de chacun des constituants : la matrice, la charge renforçante et l'interphase (particule-matrice, particule-particule). Nous nous sommes tout d'abord attachés à expliciter, sous forme simple et unifiée, l'approche moléculaire développée au laboratoire GEMPPM (" quasi point defect theory ") destinée à décrire le comportement des polymères amorphes (ou matrice) autour de la transition vitreuse. Une méthodologie originale de détermination des différents paramètres physiques a été proposée et validée sur deux homopolymères amorphes (PET, PMMA) et sur un copolymère statistique (P(S-ABu)). Ensuite, nous avons étudié l'effet du greffage du tensioactif sur les propriétés mécaniques des films de latex. La comparaison de systèmes modèles avec tensioactif greffé et non greffé a montré que l'effet du greffage du tensioactif est faible aux petites et grandes déformations. Par contre, la nature du tensioactif peut éventuellement affecter la morphologie de latex structurés plus complexes, et par conséquent, les propriétés mécaniques des films. Enfin, la dernière partie a été consacrée à l'effet de la présence de charges renforçantes sphériques de taille submicronique. Nous avons étudié le rôle de différents paramètres (fraction volumique, nature de la charge (organique ou minérale), interactions renfort/renfort) sur les propriétés mécaniques élastiques. Pour les modéliser, nous avons développé une approche numérique discrète prenant en compte la microstructure et le contact local renfort/renfort et matrice/renfort. En faisant varier les caractéristiques du contact, on peut ainsi rendre compte des différents résultats expérimentaux de part et d'autre du seuil de percolation géométrique. Finalement, l'analyse des propriétés mécaniques en traction a suggéré que le réseau de charges est détruit dès les premiers pour-cent de déformationThis work aims to analyse the mechanical properties of polymer based composites reinforced by spherical nanofillers. The role of each component has been investigated: the polymer matrix, the filler and the interphase (matrix-filler, filler-filler). Firstly, the mechanical behaviour of polymer has been analysed through the molecular approach (“quasi point defect theory”) developped in GEMPPM laboratory. Based on an new formalism, a original method leading to the determination of physical parameters has been proposed. We have then validated this method for various polymers (PMMA, PET and P(S-ABu)). In a second step, the effect of grafted reactive surfactant on mechanical properties of latex films has been investigated. The comparison of self made model systems with grafted and non grafted surfactant has suggested that the grafting of surfactant affects slightly both the small and the large mechanical properties of latex films. On the contrary, the nature of the surfactant might affect the microstructure of complex latex, and in this way their mechanical properties. The last part is devoted to the effect of nanofillers. We have studied the role played by different parameters (concentration, filler nature (organic or mineral), filler/filler interactions) on the elastic mechanical properties. To model these properties, we have developped a discrete numerical approach taking into account the microstructure and the local contact (filler-filler and matrix-filler). The variation of contact caracteristics has thus enabled us to describe the different experimental results below and above the geometric percolation threshold. Finally, the analysis of tensile strain properties has suggested a rupture of the filler network from the first percent of elongation
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Franbourg, Alain. "Influence d'un traitement à l'état fondu sur la structure cristalline et les propriétés mécaniques du poly(oxymethylène) et du poly(éther éther cétone) : relations : mise en oeuvre par injection/structure/propriétés". Lille 1, 1990. http://www.theses.fr/1990LIL10091.
Resumen
L'optimisation des performances d'un polymère, afin de répondre à un cahier des charges, nécessite d'établir les relations « mise en oeuvre-structure-proprietés ». L' étendue des phénomènes, mis en jeu lors de la transformation par injection, nous a obligés à focaliser cette étude sur des points spécifiques peu approfondis jusqu'à présent, principalement la température de traitement à l'état fondu (température d'injection). Des relations sont établies pour deux polymères semi-cristallins techniques aux comportements thermo-mécaniques différents, le poly(oxymethylène) et le poly(éther-éthercétone)
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Mulle, Matthieu. "Eprouvettes technologiques instrumentées à cœur par réseau de Bragg pour l'analyse du matériau composite dans la structure". Toulouse 3, 2007. http://www.theses.fr/2007TOU30242.
Resumen
La recherche du meilleur compromis performance –coût dans la conception puis l'exploitation des structures en matériau composite est un enjeu industriel majeur. Il nécessite le développement de méthodologies permettant l'analyse du matériau au sein même de la structure. Pour répondre à cet objectif, les travaux de cette thèse mettent à profit la capacité des composites d'être instrumentés à cœur. Cette opportunité est exploitée sur des éprouvettes dites technologiques, c'est-à-dire représentatives de singularités conceptuelles. Les capteurs fibre optique à réseau de Bragg (RB) ont été choisis pour contribuer à l'analyse du matériau (Hexply M21 T700 GC) au sein de la structure sur toute sa plage de vie. Une partie des travaux porte sur l'aspect technologique du capteur RB, son intégration dans les composites, sa tenue aux conditions sévères d'élaboration et l'analyse de l'information qu'il délivre lorsqu'il est placé au cœur du matériau. La première analyse concerne le suivi de fabrication des éprouvettes en autoclave. Les RB nous renseignent sur l'évolution continuée des déformations résiduelles de cuisson au sein du matériau. Ils permettent ensuite une analyse thermoélastique des structures polymérisées. Enfin, les éprouvettes technologiques instrumentées sont soumises à divers essais de flexion. Ceux-ci sont accompagnés de mesures de champs par stéréo corrélation d'images numériques afin d'acquérir une information globale en surface. Un dialogue essai-calcul est établi. L'ensemble de ces études contribue à l'identification des propriétés du matériau et leurs variabilités, en soulignant l'importance de la connaissance de l'état initial et des effets de structure.
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Vladkov, Mihail. "Modélisation des effets d'interface sur les coefficients de transport: propriétés mécaniques des polymères, propriétés thermiques des nanofluides". Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00176186.
Resumen
Les phénomènes physiques aux interfaces sont à l'origine de beaucoup de propriétés de grand intérêt pratique dans les matériaux composites. Par des simulations de dynamique moléculaire, nous avons modélisé et étudié la physique des propriétés mécaniques des polymères et des transferts de chaleur dans les nanofluides. Nous avons développé une méthode d'étude locale de la dynamique dans un fondu de polymère. Ceci a permis d'expliquer les mécanismes impliqués dans la réponse d'un fondu pur à une excitation mécanique externe. Dans le cas d'une interface paroi polymère nous avons montré que la présence de chaînes greffées ralentit localement la dynamique et augmente la densité d'enchevêtrements dans une couche interfaciale de l'ordre de la taille des chaînes. En absence de greffage et pour une surface plane la dynamique est accélérée et la densité d'enchevêtrements diminue. L'étude d'un fondu enchevêtré chargé par des particules de taille inférieure à celle des polymères a montré que l'attraction charge polymère mène à une augmentation effective de la densité d'enchevêtrements à travers des réticulations créées par les charges. Ces phénomènes expliquent le renforcement dans les polymères chargés mesuré à haute température en absence d'effets vitreux.
Par l'étude des effets d'interface sur les transferts thermiques dans un nanofluide nous avons établi une méthode de mesure de la résistance thermique particule-fluide. Nous avons montré que la conductivité est bien prédite par un calcul de milieu effectif. L'effet du mouvement brownien est négligeable et l'augmentation de la conductivité de ces fluides est due à des effets collectifs (agrégation) des particules.
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Bour, Yves. "Matériaux composites à fibres courtes : Relation entre facteur d'orientation et propriétés mécaniques et thermiques". Metz, 1999. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1999/Bour.Yves.SMZ9906.pdf.
Resumen
Le comportement physico-chimique d'un matériau composite à fibres courtes est fortement dépendant de l'orientation de ces dernières. Ce travail, basé sur une méthode d'orientation de fibres de carbone par champs magnétiques consiste à élaborer des matériaux composites anisotropes contenant des taux de fibres d'environ 20%. Dans ce but, une compréhension des phénomènes physiques présents dans la méthode d'orientation sous champs est nécessaire. Une modélisation présentée dans ce travail permet de résoudre l'équation du mouvement d'une fibre seule soumise à un champs à composantes statique et oscillante. De plus, les différents paramètres influençant l'orientation sont évalués. L'anisotropie des matériaux élaborés sous champs est évaluée de façon non destructive à l'aide d'un système d'acquisition couplé à un logiciel de traitement des images. Une procédure de filtrage de l'image a été mise au point de façon à déterminer précisément la fonction de distribution en orientation des fibres. Une méthode de mesure de la conductivité thermique en régime permanent est utilisée afin d'évaluer l'orientation des fibres en trois dimensions. Une bonne corrélation est établie entre l'orientation mesurée par analyse d'image et celle déduite de la conductivité thermique. Néanmoins, il faut constater que les modèles théoriques étudiés sont insuffisants pour déduire le facteur d'orientation de la conductivité thermique mesurée. Enfin, l'influence de l'orientation des fibres sur le module d'élasticité du matériau est mesurée pour différentes natures de fibres et pour différentes résines époxydes (on constate que le gain en module est également corrélé avec le facteur d'orientation). Les résultats sont en accord avec certains modèles théoriquesThe behavior of short fibers composite materials depends strongly of the orientation of the fibers. Using magnetic fields, anisotropic composite materials have been elaborated which contained up to 20 vol% of carbon fibers. One aim was to gain a better understanding of the process of orientation in the magnetic field. A model has been formulated to describe the movement of a single fiber which is exposed to a static and an oscillating magnetic field. Other parameters such as viscosity of the liquid polymer, temperature and fiber length were examined as well. The degree of anisotropy of the materials is measured by microscopy coupled to an optical imaging system, this work leading to define a procedure of filtering the image in order to obtain precisely the fiber orientation distribution (function). As well as the thermal conductivity was measured which is related to the three-dimensional orientation. The results from optical and thermal measurements correlate well, but the theoretical models to interpret the thermal conductivity are not yet reliable enough to allow the degree of orientation to be reduced from the measurements. Regarding the mechanical properties the increase of the YOUNG's modulus was measured and correlated with the fiber orientation distribution. Between the mechanical models tested some are found to agree well with the experiments
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Marceau, Sandrine. "Architecture multiéchelle et propriétés mécaniques de nanocomposites". Chambéry, 2003. http://www.theses.fr/2003CHAMS012.
Resumen
L'objectif de ce travail consiste à améliorer nos connaissances sur les mécanismes à l'origine des effets de renforcement dans le cas des matériaux nanocomposites. Dans cette optique, des systèmes modèles, à matrice polymère amorphe renforcée par des nanoparticules de silice colloi͏̈dale, ont été élaborées. Les propriétés optiques, physico-chimiques et mécaniques de ces matériaux ont été reliés à leur morphologie. L'analyse morphologique des nanocomposites a permis de montrer que les nanoparticules de silice étaient agrégées pour des taux de charges inférieurs à 6%, un chemin percolant apparaissant pour des taux de charges supérieurs. L'étude de la mobilité moléculaire des chaînes du polymère a permis de montrer que les nanoparticules n'induisaient aucune variation de mobilité globale des chaînes. L'augmentation de la partie réelle du module et les variations d'amplitude et de position de la relaxation principale à taux de renfort croissant, révélées lors de l'analyse du comportement viscoélastique linéaire des matériaux, ont été reliées à leur différentes architectures. Ces résultats ont ensuite été confrontés aux résultats théoriques issus de deux approches. A l'échelle mésoscopique, nous avons montré au moyen d'un modèle micromécanique adapté que la présence du réseau percolant de charges pouvait être à l'origine du fort effet de renforcement observé et du décalage de la relaxation principale vers les basses températures pour les composites renforcés par des taux de charges supérieurs au seuil de percolation. A l'échelle atomique, nous avons analysé un système PBMA-silice par dynamique moléculaire. Grâce à ce modèle, nous avons pu analyser l'influence de la présence de la charge sur la mobilité moléculaire du polymère et les propriétés mécaniques des nanocompositesThe purpose of this study is to improve the understanding of the mechanisms leading to reinforcement effects in nanocomposite materials. To do this, "model" systems were fabricated using an amorphous polymeric matrix reinforced by colloidal silica nanoparticles. The optical, physicochemical and mechanical properties of these materials were linked to their morphology. The morphological analysis of the nanocomposites showed that the silica nanoparticles were in form of dispersed aggregates for filler fractions lower than 6 %, whereas for higher fractions a percolating network of silica was evident. The study of the molecular mobility of the polymer chains showed that the nanoparticles did not induce any variation of the global mobility of the chains. The linear viscoelastic behaviour showed that the variations with temperature of the real part of Young's modules and the damping factor tan d were connected to the underlying structure of the nanocomposites. The experimental results were then compared to those obtained using two different theoretical approaches. At the mesoscopic scale, we used an adapted micromechanical model to show that the presence of the percolating network of fillers could induce a strong reinforcement effect and a shift of the main relaxation towards lower temperatures for fractions of silica higher than the percolation threshold. At the atomic scale, we analysed a PBMA-silica system by molecular dynamics. Using this model, we could show the influence of the filler on the molecular mobility of the polymer and on the mechanical properties of the nanocomposites
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Brouard, Yoann. "Caractérisation et optimisation d'un composite biosource pour l'habitat". Thesis, Tours, 2018. http://www.theses.fr/2018TOUR4024.
Resumen
Cette étude a pour objet de comparer les propriétés acoustiques, mécaniques et hygrothermiques de différents biocomposites destinée à l’isolation des bâtiments à base de granulats issus de co-produits végétaux et d’un liant à base d’argile. Nous avons d’abord analysé les matières premières afin d’obtenir d’une part la masse volumique et les propriétés thermiques et hydriques des granulats végétaux et les caractéristiques minéralogiques et gravimétriques de la terre crue sélectionnée d’autre part. L’évolution de la conductivité thermique des mélanges terre:granulats végétaux a été étudiée à différents taux d’humidité et différentes masses volumiques. D’un point de vue hydrique, les capacités de sorption/désorption de ces matériaux ont été mesurées en régime statique de même que la capacité de tampon hydrique simulant un régime dynamique. L’un des principaux intérêts de cette étude est de confirmer qu’une large gamme de co-produits végétaux produits à l’échelle locale pourrait être utilisée en tant que granulats pour l’élaboration de bétons végétauxThe purpose of this study was to compare hygrothermal acoustical and mechanical properties ot different materials based on vegetal aggregates and clay in order to characterize the performances of different biocomposites to provide building insulation solutions with a view to valorizing agricultural waste. We first analyzed the raw materials in order to get the density, thermal and hydric properties of the vegetal aggregates in one hand and the mineralogy and gravimetric data of the selected crude earth in the other hand. Thermal behavior of earth:vegetal aggregates mixes have been investigated at different humidity rates and different density ranges. Additionally, hydric properties have been measured to produce sorption and desorption curves and moisture buffer values (MBV) in one hand and capillarity of both aggregates and biocomposites on the other hand. One of the main interests of this study is to confirm that a wide range of locally produced vegetal byproducts could be used as - bioaggregates for concretes. Local biomaterials industries could therefore emerge depending on the locally available resources at country scale
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Dang, Tan Tai. "Nanocomposites PVC/Montmorillonite : élaboration, morphologie et propriétés". Chambéry, 2005. http://www.theses.fr/2005CHAMS027.
Resumen
Ce travail a pour objet la réalisation de nanocomposites PVC obtenus à partir de montmorillonite, par des méthodologies nouvelles, mises au point pour éviter le problème de la dégradation thermique du PVC qui est une limitation importante des méthodes existantes. Une attention particulière est apportée, au phénomène de dégradation des mélanges PVC/montmorillonite organophile (montmorillonite organophile: montmorillonite modifiée par l'alcoyle ammonium quaternaire). Le rôle de l'ammonium quaternaire a été mis en évidence, et un mécanisme a été proposé. Ce mécanisme serait quasi-ionique concerté. Par la suite, plusieurs voies permettant d'éviter la dégradation du PVC ont été étudiées. Les chapitres III et IV concernent l'étude de l'intercalation de la montmorillonite et la mise en œuvre des nanocomposites en utilisant les différentes voies possibles. Le chapitre V étudie la morphologie, les propriétés viscoélastiques et mécaniques des différentes familles de nanocomposites obtenus. Enfin une étude comparative est effectuée entre un nanocomposite élaboré avec de la montmorillonite commerciale et un nanocomposite réalisé avec de la montmorillonite naturelle d'origine vietnamienneThe aim of this work is to process Poly (Vinyl Chloride)/Montmorillonite nanocomposites by new technologies developed in order to avoid any PVC therrnal degradation that is an important lirnitation of current methodologies. At first, special attention is focused on degradation of PVC/organomontmorillonite (organo-montmorillonite: quaternary aLkylamrnonium modified montmorillonite). The role of the quaternary alkylamrnonium is highlighted, and a "concerted quasi-ionic" mechanism is proposed. After this study, several methods which are supposed to avoid decomposition of PVC are explored. The parts II and IV deal with intercalation of montmorillonite and process study of nanocomposites processed by these methods. The part V deals with morphology, viscoelastic and mechanieal properties of the different familles of nanocomposites. Then a comparative study is realised between nanocomposites performed with commercial montmorillonite or with natural montmorillonite
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Nony, Fabien. "Développement de nouveaux polymères hybrides polyarylacétyléniques : application à la réalisation de matrices pour composites thermostructuraux". Lyon, INSA, 2003. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2003ISAL0058/these.pdf.
Resumen
Ce travail s'inscrit dans le cadre du développement de nouvelles matrices pour composites thermostructuraux. La singularité de cette étude réside dans le développement de polymères hybrides de type poly(silylène-éthynylène-phénylène-éthynylène) visant à associer l'aptitude à la mise en œuvre et les propriétés mécaniques spécifiques des matériaux polymères à la stabilité thermique intrinsèque d'éléments inorganiques. Ces polymères ont révélé une stabilité thermique exceptionnelle mais des propriétés mécaniques limitées. Le mécanisme de réticulation a également été étudié. Différentes techniques de modification des prépolymères et réseaux ont été évaluées. L'empoisonnement de sites réactifs spécifiques a permis d'améliorer notablement l'ensemble des propriétés mécaniques des réseaux, tout en préservant leur stabilité thermique et leur processabilité. Les interactions fibre-matrice ont été étudiées sur composites modèles. Des composites ont également été réalisés par RTM et caractérisésThis study comes within the scope of developing new matrices for thermostructural composites. The particular interest of this work relies on the synthesis of hybrid poly(silylene-ethynylene-phenylene-ethynylene) polymers with the aim of combining the intrinsic thermal stability of inorganic elements with the processability and the specific mechanical properties of polymers. Characterization of these silicon-containing polymers have revealed outstanding heat-resistance but limited mechanical properties. The thermosetting mechanism has also been studied. All the results have been used to develop different polymers or thermosets modification paths. Poisoning the reactive groups implicated in a weakening process, lead to an obvious increase of all thermosets mechanical properties and the preserving of their thermal stability and processability. Fiber-matrix interactions have been investigated on model-composites. Carbon fiber-reinforced composites, made by RTM, have also been characterized
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Probst, Nicolaus. "Etude des propriétés électriques et diélectriques des composites polymères - noirs de carbone : parallélisme entre propriétés électriques et mécaniques". Mulhouse, 1991. http://www.theses.fr/1991MULH0180.
Resumen
Les caractéristiques principales du noir de carbone, la surface spécifique et le degré d'agglomération sont considérés dans cette étude sous la forme de volume de structure et de surface absolue par unité de volume du mélange caoutchouc naturel et styrène - butadiène. Il était ainsi possible de mettre en évidence que la percolation électrique se produit lorsqu'un certain volume de structure est établi, que le module élastique du mélange est, à densité de réticulation constante, uniquement fonction du volume de structure, de même que la constante diélectrique. L'hystérèse mécanique et les propriétés diélectriques dépendent par contre de l'extension de la surface du noir de carbone, dépendance qui est fonction d'un paramètre lié à la qualité de la surface ; le rapprochement est fait avec l'énergie libre de surface. La densité apparente du noir de carbone dans le mélange est mise en évidence comme source d'information sur l'interface polymère - charge
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Planche, Jean-Pascal. "Nouveaux polymères sulfonés dérivés du polynorbornène". Lyon 1, 1985. http://www.theses.fr/1985LYO10512.
Resumen
Etude cinetique complete en solution de la sulfonatation du polynorbornene; la reaction a ete developpee a des etats plus concentres susceptibles de transposition industielle "en suspension" et en "masse". Analyse structurale par spectroscopie ir. Selon le taux de sulfonation, on peut distinguer 3 types de materiaux: ionomeres (10%), hydrophiles (50%), hydrosolubles(50%) dont les proprietes mecaniques, thermiques et thermodynamiques ont ete evaluees soit en solution, soit a l'etat solide. Comparaison avec des produits similaires et depot d'un brevet
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Schmitt, Yves. "Approches rhéologiques et mécaniques des matériaux composites à fibres courtes". Metz, 1999. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1999/Schmitt.Yves.SMZ9905.pdf.
Resumen
L'objectif de ce travail est de développer des matériaux composites à fibres courtes aux propriétés mécaniques spécifiques élevées à partir de mélange (résine + renforts) ayant une faible viscosité pour un moulage de structures complexes. Dans le but de réduire la viscosité des mélanges élaborés, le vide et les ultrasons ont été utilisés pour homogénéiser les suspensions. A également été mis en évidence que l'ajout d'un faible taux de microbilles (<2% en volume) dans un polymère au comportement rhéofluidifiant et/ou thixotrope permet un gain jusqu'à 20% en viscosité par rapport au polymère sans charges. Ce gain en fluidité est conservé pour les mélanges étudiés et permet l'augmentation du taux volumique de fibres pour une viscosité équivalente. Cette découverte a donné lieu à un dépôt de brevet en 1997. L'étude de l'influence de la viscosité de la matrice a permis de mettre en évidence l'existence de deux domaines de comportement rhéologique des mélanges composites. Dans le premier domaine, la viscosité de la matrice est prédominante et la viscosité du mélange décroit fortement avec celle-ci. Le deuxième domaine correspond à un plateau de viscosité ou les interactions fibre-fibre sont prédominantes sur la viscosité de la matrice. L'étude des propriétés mécaniques des matériaux composites ainsi élaborés a permis de montrer que dans le cas de fibres de longueur moyenne de 200 m, une bonne tenue mécanique n'est obtenue que dans le cas d'une matrice à module élastique élevé. Pour mettre en évidence l'influence du module et de la déformation à la rupture de la matrice, 12 résines époxydes différentes dont 9 synthétisées pour cette étude ont été utilisées. La synthèse de ces différents résultats a permis de réaliser un matériau composite à matrice époxyde et à fibres de carbone courtes moulable à basse pression et possédant des propriétés mécaniques spécifiques comparables à celles de l'aluminium. (Module d'élasticité : 28 GPa, contrainte à la rupture : 220 MPa, densité : 1400 kg. M-3, fraction volumique : 30%)The aim of this work is to develop new composite materials on very short fibers which present at the same time good mechanical properties and a low viscosity of the liquid phase to be used for the molding of complex structures. To reduce the viscosity of the suspensions vacuum and treatment by ultrasound was used. It is shown, that the viscosity of a polymer material which exhibits shear thinning flow can be lowered substantially (up to 20%) by the addition of a small quantity of microspheres (<2%). The gain in fluidity is preserved for the mixtures studied. Consequently a material with higher content in fibers can be made having the same viscosity. For the applications of this discovery a patent was filed in 1997. The rheology of various mixtures with several resins had been studied. As a result two regions of different flow behavior are found : within the first regions the viscous flow essentially is determined by the matrix whereas in the second region the main contribution comes from the fiber-fiber interactions. Therefore a reduction of the viscosity of the matrix below a certain level does not yield a gain in fluidity of the suspension. Studies of the mechanical properties show that strong composites based on fibers of about 200μm only could be made if the matrix has an elevated Young's modulus. Twelve different epoxy resins (including 9 which were made especially for this study) are used in order to demonstrate the influence of the Young modulus and the strain of the matrix. Today based on the results mentioned above a composite material can be made from an epoxy resin and carbon fibers (30% in volume) which offers specific properties comparable to a standard aluminum : (Young's modulus – 28GPa ; ultimate strength – 220 Mpa; density – 1400 kgm-3)
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Antar, Zied. "Éco-composites polymères conducteurs (CPC) pour la production d'énergie renouvelable". Lorient, 2012. http://www.theses.fr/2012LORIS283.
Resumen
L’augmentation incessante de la consommation mondiale des énergies fossiles risque de plonger notre planète dans une pénurie de ressources énergétiques dans quelques dizaines d’années. Les énergies renouvelables semblent être une excellente alternative pour la production d’une énergie durable et verte. L’objectif de ce travail est d’élaborer des Composites Polymères Conducteurs (CPC) pour la production et le stockage d’énergie. Dans une première partie, nous nous sommes intéressés au développement d’un absorbeur solaire à base de CPC préparés à l’état fondu en dispersant une charge conductrice (graphite et/ou nanotubes de carbone) dans une matrice polymère isolante (PLA et PA12). Leurs propriétés thermo-optiques ont été mesurées et une étude de leur durabilité a été réalisée. Dans une seconde partie, des CPC possédant un pouvoir thermoélectrique ont été préparés par voie fondue et solvant par polymérisation in situ. Diverses formulations ont été testées et des facteurs de mérite ZT très encourageant ont été obtenusOwing to the finite supply of fossil fuels and the negative public opinion surrounding nuclear energy, alternative energy resources are the subject of considerable research on a global scale. The aim of this work is to develop a Conductive Polymer Composite for energy harvesting and storage. The first part of this work was dedicated to the development of solar absorber. In fact, CPCs were prepared by melt processing where conductive fillers (graphite and/or carbon nanotubes) were dispersed in an insulate polymer matrix (PLA and PA12). Indeed, thermo-optical properties were measured and the durability of the CPC was checked by controlling the evolution of their mechanical properties during a weathering test. In a second step, CPC with good thermoelectric power were prepared using two routes: melt blending process and solution in-situ polymerization. Various formulations have been tried and some rather interesting results were obtained by recording encouraging values of figure of merit ZT
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Amici, Marco. "Hybrid Inorganic / Organic polymers based on methacrylate - polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS®) : morphology and structure - properties relationships". Lyon, INSA, 2006. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2006ISAL0004/these.pdf.
Resumen
De nouveaux systèmes organiques/inorganiques basés sur des méthacrylates et des polysilsesquioxanes polyédriques (POSS®) ont été synthétisés et caractérisés. La synthèse a été faite par polymérisation radicalaire thermique ou UV. La caractérisation thermique a été faite par RMN, PIR et GPC. Les POSS sont polymérisables avec des monomères organiques après avoir obtenue une bonne dispersion. Les structures et les morphologies, caractérisées par MEB, MET et WAXS, dépendent principalement de la dispersion des POSS dans la matrice organique. En fonction du type de POSS et de leur concentration, on peut avoir plusieurs structures-morphologies qui ont une influence très forte sur les propriétés des systèmes. Les propriétés thermiques, mécaniques et thermomécaniques ont été étudiées. Les POSS changent la densité moyenne de réticulation, quand, dans les systèmes linéaires, les propriétés des systèmes hybrides ont été influencées par la nature des groupes organiques des POSSNovel hybrid inorganic/organic systems based on methacrylate and polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS ®) have been synthesised and characterised. The synthesis has been performed via either thermally or UV free-radical polymerization. Chemical characterisation has been done with NMR, NIR and SEC. The POSS have been found to be polymerizable with the organic monomers once a good dispersion is ensured. Structure and morphology, characterised by means of SEM, TEM, AFM and WAXS, have been shown to be mainly dependent on the dispersion of the POSS in the organic matrix. Depending on the POSS grade and concentration, one could obtain a wide array of structure-morphologies, from micro-aggregates to a very fine dispersion, probably to the molecular level. In turn, these different morphologies have an influence on the properties of the final systems. Thermal, thermomechanical and mechanical properties have been analysed. The POSS have been shown to change the crosslinking density of the thermosetting networks, while, in thermoplastic systems, the properties of the hybrid systems have been largely influenced by the nature of the organic ligands borne by the POSS
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Djato, Anani. "Identification rapide des propriétés diffuso-mécaniques de matériaux polymères et composites pour applications aéronautiques". Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2018. http://www.theses.fr/2018ESMA0010/document.
Resumen
L’emploi de matériaux composites à matrice organique (CMO) pour la réalisation de structures aéronautiques « tièdes », peut exposer ces matériaux à l’action d’environnements agressifs, qui peuvent entrainer des phénomènes de vieillissement et de dégradation sévères associés à la diffusion d’espèces au sein du réseau macromoléculaire des matrices polymères. La complexité de la microstructure des CMO utilisés pour ces applications peut complexifier la compréhension de phénomènes de dégradation. Le vieillissement humide des CMO préoccupe particulièrement les industriels du secteur aéronautique ; la diffusion de l’eau dans la matrice polymère du composite peut entrainer des phénomènes de gonflement hygroscopique, des modifications des propriétés mécaniques. Des méthodes expérimentales existent pour la caractérisation de ces phénomènes et pour l’identification des paramètres associés : ces méthodes préconisent souvent l’emploi d’éprouvettes saturées en humidité,ce qui nécessite de longs temps de conditionnement et un nombre élevé d’échantillons. Cette thèse a pour but d’établir des protocoles d’identification rapide des propriétés diffuso-mécaniques de matériaux polymères et CMO pour applications aéronautiques. La démarche mise en place dans cette thèse s’organise autour de quatre chapitres. Le premier chapitre présente une étude bibliographique sur les outils de modélisation des couplages diffuso-mécaniques et sur les méthodes de caractérisation des propriétés diffuso-mécaniques. L’étude bibliographique permet de préciser le cadre de travail, qui prévoit l’emploi d’un modèle diffuso-mécanique faiblement couplé où la diffusion d’eau suit la loi de Fick et le comportement mécanique est hygroélastique linéaire, dépendant de la concentration en eau. Le second chapitre présente la mise en place et le développement d’une méthode d’identification rapide des propriétés de diffusion anisotrope, adaptée à des CMO à architecture complexe.La méthode s’appuie sur des mesures de prise de masse d’échantillons de CMO, l’anisotropie de diffusion de ces matériaux est obtenue par rotation des axes principaux d’orthotropie. La méthode proposée représente une extension de la « méthode de la pente » introduite par Shen et Springer pour l’identification des propriétés de diffusion de matériaux orthotropes, et basée sur l’exploitation des courbes gravimétriques aux temps courts. A travers cette méthode, les coefficients principaux et les axes principaux d’orthotropie peuvent être identifiés. Une discussion sur les conditions d’équivalence de la diffusion 3D à la diffusion 1D en fonction de l’épaisseur de l’échantillon est également présentée à la fin de ce chapitre. Le troisième chapitre explore à travers une étude numérique la possibilité d’identifier rapidement les propriétés mécaniques affectées par la concentration en eau de matériaux polymères à travers des essais mécaniques sur plaques minces avec des gradients de concentration en eau. Des essais de traction et de flexion sont considérés. Pour des matériaux isotropes, dans un cadre hygroélastique, il est montré que cette méthode permet l’identification du module d’Young et du coefficient de Poisson dépendant de la concentration en eau avec un gain remarquable de temps d’essai par rapport à des essais sur des échantillons saturés en humidité. Enfin, le dernier chapitre propose à travers une étude numérique une méthode d’identification rapide des propriétés diffuso-mécaniques de matériaux isotropes basée sur l’emploi de plaques sollicitées par un champ asymétrique de concentration en eau. L’identification est ainsi effectuée à partir du suivi des déflexions engendrées par les champs de concentration. Le coefficient de dilatation hygroscopique et le module d’Young dépendant de la concentration en eau peuvent être identifiés durant l’essai, à l’état transitoire du conditionnement, avec un gain remarquable du temps d’essai par rapport à des essais sur échantillons saturés en humiditéThe use of organic matrix composite materials (OMC) for the realization of "warm" aeronautical structures, may expose these materials to aggressive environments: wet or gaseous environments,high temperatures, which may promote severe aging and degradation phenomena related to species diffusion within the macromolecular network of the polymer matrices. The complexity of the OMC microstructure used for these applications can complicate the understanding of degradation phenomena : for example, species diffusion can be isotropic, orthotropic or anisotropic, depending on the texture of the fibrous reinforcement. Humid aging of OMC is of particular concern for the aeronautical industry ; the diffusion of water in the polymer matrix of the composite may promote hygroscopic swelling, changes in mechanical properties (stiffness, strength). Experimental methods exist for the characterization of these phenomena and for the identification of the associated parameters : these methods often recommend the use of moisture saturated specimens, which require long conditioning times, sometimes often a relevant number of samples (1 sample for each saturated state), high costs. The aim of this work is to establish protocols for fast identification of the diffusomechanical properties of polymers and polymer based OMC materials for aeronautical applications. The approach implemented in this thesis is organized in four chapters. The first chapter presents a bibliographic study on coupled diffuso-mechanics modeling tools and on methods of characterization/identification of diffuso-mechanical properties, more particularly for OMC for aeronautical applications. The bibliographic study allows specifying the framework of the present research, which foresees the employment of a weakly coupled diffuso-mechanical model, where water diffusion follows the Fick’s law and the mechanical behavior is linear hygroelastic, depending on water content. The second chap-ter presents the setting up and the development of a method for fast identification of anisotropic diffusion properties, suitable for OMC with complex architecture, such as for instance, 2D or 3Dwoven OMC. The method relies on mass-gain measures of OMC samples, the diffusion anisotropy ofthese materials is obtained by rotating the axes of orthotropy. The proposed method represents an extension of the "slope method" introduced by Shen and Springer in the 1970s for the identification of the diffusion properties of orthotropic materials (such as laminated composites), and is based onthe exploitation of gravimetric curves at short times. Through this method, the principal coefficients and the principal axes of orthotropy can be identified. A discussion about the transition from 3Dto 1D diffusion as a function of the sample geometry is also presented at the end of this chapter. The third chapter explores through a numerical study the possibility of identifying in a fast way the mechanical properties affected by moisture of polymeric materials by the use of mechanical tests on thin plates with water concentration gradients. Traction and bending tests are taken into account.For isotropic materials, in a hygroelastic setting, it is showed that this method allows identifyng the water concentration dependent Young’s modulus and the Poisson’s ratio with a remarkable time gain compared to tests on moisture saturated samples. Finally, the last chapter proposes through a numerical study a method for fast identification of the diffuso-mechanical properties of isotropic materials based on the use of plates loaded by an asymmetric water concentration field. The identification is thus carried out from the monitoring deflections generated by the concentration fields. The moisturedependent hygroscopic expansion coefficient and Young’s modulus can be identified during the test,by exploiting the transient state of conditioning, with a remarkable time gain compared with moisture saturated samples
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Hajji, Philippe. "Etude des relations synthèse-morphologie-propriétés mécaniques de nano composites hybrides polymère-silice : application au renforcement mécanique des verres". Lyon, INSA, 1999. http://www.theses.fr/1999ISAL0002.
Resumen
Ce travail concerne l'étude des relations synthèse-morphologie-propriétés mécaniques de nanocomposites ou hybrides polymère-silice et l'application de ces matériaux en couches minces pour améliorer la résistance mécanique de substrats verres (e. G, bouteilles). Deux types de nanocomposites de même composition globale ont été synthétisés. Les systèmes de Type 1 sont obtenus par polymérisation radicalaire en masse de 2-hydroxyéthlyl méthacrylate (HEMA) en présence de nanoparticules préformées de silice, fonctionnalisées HEMA (diamètre 13-nm). Les systèmes de Type 2 sont obtenus par polymérisation simultanée de HEMA et de tétraéthoxysilane (TEOS). La silice est alors synthétisée in situ par hydrolyse et condensation de TEOS sous catalyse acide (voie sol-gel). Ces deux types d'hybrides, qui peuvent contenir de 0 à 30 wt% de phase siliciée, sont optiquement transparents. Les hybrides de Type 1 présentent une morphologie particulaire, avec présence d'agrégats de nanoparticules. Les hybrides de Type 2, véritables composites moléculaires, possèdent une morphologie beaucoup plus fine avec une phase siliciée à géométrie fractale de masse très ouverte, supposée être bicontinue avec la phase organique. Ces différences morphologiques conduisent à des comportements thermomécaniques radicalement différents. Les matériaux de Type 2 sont plus durs et plus rigides à l'état caoutchoutique, alors que les matériaux de Type 1 sont plus amortissants et plus ductiles. Un modèle mécanique, basé sur un schéma auto-cohérent et intégrant l'existence d'inversions de connexité des phases, a été développé et appliqué à la description du comportement viscoélastique de ces nanocomposites. Une formulation, basée sur ces matériaux, a été optimisée pour réaliser des revêtements sur substrat verre. Ces revêtements d'épaisseur inférieure au micromètre, conduisent à un renforcement mécanique notable du substrat, s'expliquant par un mécanisme de cicatrisation des fissures de la surface du verreThis work deals with the study of synthesis-morphology-mechanical properties relationships of polymersilica nanocomposite hybrid materials and their application as coating to reinforce glass substrates ( e. G. Bottles). Two types of nanocomposites, exhibiting the same chemical composition, have been prepared. Type 1 systems were obtained by the bulk free-radical polymerization of 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) in the presence of HEMA-functionalized silica nanoparticles (13 nm in diameter). Type 2 systems were obtained by the simultaneous polymerization of HEMA and tetraethoxysilane (TEOS). In this case, a silica rich phase results from classical acid catalyzed reactions, involving hydrolysis and condensation of TEOS (sol-gel process). Both types of hybrids, which can contain up to 30 wt% of silica, are optically transparent. Type 1 nanocomposites exhibit particle-matrix morphology where silica nanoparticles tend to form aggregates. Type 2 systems are molecular composites exhibiting a finer morphology that consists in a very open mass fractal silicate structure which is believed to be bicontinuous with the organic phase. Such morphology differences lead to very different mechanical behaviors. Type 2 materials exhibit higher levels of hardness and rubbery rigidity whereas Type 1 materials possess higher damping efficiency and plastic deformation ability. A mechanical model, based on a self-consistent scheme and taking into account local inversions of phase connectivity, has been proposed and applied to the description of the viscoelastic behavior of both types of nanocomposites. Finally, practical applications have been developed in the field of glass strengthening, by using such hybrid systems as coatings. These coatings, whose thickness remains below one micrometer, lead to important reinforcements of substrates, which can be explained by a healing mechanism of glass surface flaws
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Capsal, Jean-Fabien. "Elaboration et analyse des propriétés physiques de nanocomposites hybrides ferroélectriques". Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/835/.
Resumen
L'objectif de ce travail de thèse est de réaliser une étude comparative de nanocomposites hybrides ferroélectriques. Deux matrices thermoplastiques ont été utilisées : le polyamide 11 et le poly(vinylidène fluoride trifluoroéthylène) 70-30. Les nano-objets introduits sont des nanoparticules de titanate de baryum (BaTiO3). Nous nous intéresserons tout particulièrement à l'influence des nanoparticules sur les propriétés physiques des composites en fonction de la taille des inclusions et de leurs fractions volumiques. L'évolution des propriétés pyroélectrique et piézoélectrique des nanocomposites en fonction du caractère électroactif ou non de la matrice est discutée. Dans le premier chapitre de ce mémoire, des éléments de rappel sur la ferroélectricité des polymères et des céramiques ainsi que sur la notion de connectivité des phases dans un composite sont présentés. Les composites étudiés sont de connectivité 0-3 ; une attention particulière est portée aux modèles phénoménologiques permettant de décrire les propriétés physiques de ces matériaux. Le deuxième chapitre est consacré à la présentation des techniques expérimentales utilisées ainsi qu'à la description du protocole d'élaboration des nanocomposites. La stabilité chimique et la structure physique des matériaux constitutifs des composites ont été analysées par Analyse Thermogravimétrique (ATG) et Analyse Calorimétrique Diatherme (ACD). Les propriétés mécaniques statique et dynamique de la matrice polyamide ont été suivies par des essais en traction et en cisaillement dynamique. Les propriétés diélectriques des matrices ont été caractérisées par Analyse des Courants Thermo Stimulés (CTS) et Spectrométrie diélectrique dynamique (SDD). L'influence de la fraction volumique phi de BaTiO3 700 nm sur les propriétés des composites est présentée dans le chapitre 3. Cette étude est réalisée avec les deux matrices. D'un point de vue mécanique, l'introduction de ces nanocéramiques a pour conséquence une forte augmentation du module G' ainsi que de G''. Lorsque la fraction volumique devient trop importante l'évolution d'un comportement ductile vers fragile est constatée. Les nanoparticules de BaTiO3 influencent peu la mobilité moléculaire de la phase amorphe. La diminution du saut delta Cp mesuré par ACD et la diminution de l'amplitude du mode associé à la manifestation diélectrique de la transition vitreuse mis en évidence par CTS indiquent une interaction à l'interface polymère/nanoparticules. L'introduction de BaTiO3 700 nm augmente la partie réelle et imaginaire de la permittivité diélectrique. L'évolution de epsilon' avec phi suit le modèle de Bruggeman jusqu'à phi = 45%. Au-delà de cette fraction volumique, la densification importante et les phénomènes d'agrégation modifient la connectivité des composites. .The piezoelectric activity of a hybrid ferroelectric nanocomposite, i. E. Polyamide 11/ Barium Titanate (BT), has been investigated for different loadings of BT particles. The BT volume fraction (phi) was ranging from 0. 024 to 0. 4 with a particle size of 50 nm, 100 nm, 300 nm and 700 nm. The influence of polarization mode on the piezoelectric behaviour has been studied. The magnitude of the poling field used in this study is in the same order of magnitude of the one used for bulk BT i. E. Significantly lower than for piezoelectric polymers. The optimum piezoelectric coefficient is reached when the amorphous phase of the polymeric matrix is in the liquid state i. E. ; for a polarization temperature higher than the glass transition and for time constant allowing macromolecular mobility. The composite piezoelectric activity decreases for particles size lower than 300 nm due to the loss of the tetragonal phase. The nanotexture of these particles has been investigated by TEM and HRTEM. A core shell structure has been observed. An increase of the longitudinal piezoelectric strain coefficient d33 with the raising of BT volume fraction was shown. Contrary to inorganic piezoelectric ceramics, the dielectric permittivity of hybrid composites remains moderate although the piezoelectric voltage coefficient of composites is bigger than ceramics
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Osmani, Hocine. "Rupture des composites céramique-céramique à fibres". Lyon, INSA, 1989. http://www.theses.fr/1989ISAL0059.
Resumen
Ce travail concerne l'étude des propriétés mécaniques des matériaux composites à fibres courtes : mullite (Nextel)-silice, SiC (Nicalon)-silice, Alumine (FP)-alumine, SiC (Whiskers tateho)-SiAIYON ; un composite unidirectionnel 1D :SiC (Nicalon)-mullite ; un composite bidirectionnel (tissus 2D) et des composites tri directionnels 3D : SiC (Nicalon)-silice, mullite (Nextel)-silice et carbone-carbone. Tous ces matériaux ont été élaborés par la société Aérospatiale, établissement d'Aquitaine. L'étude porte sur la caractérisation mécanique à température ambiante et à chaud (1200 °C). Les courbes R sont déterminées dans l'hypothèse d'un comportement non-linéaire non-élastique. Différentes méthodes de détermination de ces courbes sont décrites. Elles sont basées sur des mesures des compliances et d'aires sous la courbes effort-flèche. Une deuxième analyse est faite sous l'hypothèse d'un comportement des matériaux élastiques non-linéaire (KR) Les résultats présentés sont discutées en relation avec les mécanismes mis en jeu qui sont proposés à partir de l'observation des faciès de rupture. Une classification des mécanismes de rupture et des faciès qui en résultent est proposée. Les résultats montrent que le concept des courbes R et celui de KR sont des outils de compréhension et de comparaison de comportement des différents matériaux testés et permettent de dégager un ensemble de conclusions qui sont utiles pour l'optimisation des paramètres d'élaboration.
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Gomez, Jean-Paul. "Caractérisation mécanique de composites à matrice d'alliages d'aluminium et renforts particulaires SiC ou Al2O3 (influence des traitements thermiques,études des contraintes résiduelles)". Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT032G.
Resumen
Des alliages d'aluminium a durcissement structural (2014 et 6061) contenant 0, 10, 15 et 20% volumiques de particules al#2o#3 ou sic ont ete amenes a l'etat t6 et a l'etat recuit. L'influence du taux de renfort sur le comportement mecanique des composites a ete etudie en traction, flexion trois points sur eprouvette entaillee, compression dynamique et traction in situ sous microscope electronique a balayage. Pour etablir une correlation entre ces differents essais, l'evaluation des contraintes internes a ete effectue par diffraction des rayons x. La methode classique des sin2 n'etant pas applicable dans ce cas, les contraintes dans les composites ont ete evaluees en termes de contrainte de flexion equivalente sur l'alliage correspondant. Les contraintes de traction ou de compression developpees lors des traitements thermiques expliquent les differences entre les energies absorbees en compression dynamique, les valeurs des resiliences et les modes de propagations des fissures
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Aussedat, Yahia Eve. "Comportement et endommagement du composite tisse Carbone/PMR15 soumis à des chargements mécaniques et thermiques". Paris, ENMP, 1997. http://www.theses.fr/1997ENMP0748.
Resumen
Le composite tisse carbone/pmr15 est un composite a forte anisotropie. Il présente un caractère très particulier : la direction du dommage dépend de l'arrangement géométrique des constituants. On note comme principaux endommagements la fissuration transverse, la fissuration longitudinale et la rupture de fibre. Des essais de traction statique et de fluage à différentes températures réalises sur les empilements 908, 458 et 67. 58 font apparaître ces endommagements et particulièrement la fissuration transverse survenant dans la trame et la chaîne du tissu. C'est donc vers une modélisation vectorielle à deux directions d'endommagement que l'étude est orientée. Initialement a direction fixe, la modélisation évolue vers une modélisation plus complète permettant de rendre compte de l'effet unilatéral du dommage, et donc de la restauration de la rigidité du matériau lors d'essais de traction - compression. Pour certains types d'empilement, il est en plus nécessaire de tenir compte de la viscoplasticité du matériau. La fatigue oligocyclique est ensuite abordée. On présente d'abord le modèle utilise aussi bien pour des chargements thermiques que des chargements mécaniques. Ensuite les comparaisons experience-modelisation accompagnées d'une observation de l'endommagement sont présentées dans les différents cas.
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Liu, Yu. "Elaboration et étude des propriétés mécaniques des mousses d'aluminium et des métaux poreux polymères composites". Troyes, 2007. http://www.theses.fr/2007TROY0007.
Resumen
L’objectif de ce travail consiste à élaborer des nouveaux matériaux comme métal poreux polymère composite (MPPC) à structure interpénétrée et à caractériser ses comportements mécaniques sous des sollicitations statiques et dynamiques. Nous avons mis au point dans un premier temps une technique d’infiltration à pression négative pour élaborer la mousse d’aluminium pure à cellules ouvertes et ensuite les composites MPPC. Les observations optiques nous ont permit d’analyser les structures avec multi-échelles. Nous avons caractérisé les matériaux en compression uniaxiale afin d’étudier les influences des paramètres de structure sur les réponses mécanique en compression, en associant avec l’observation au MEB. Les résultats expérimentaux du module élastique ont été comparés avec les modèles analytiques. Ces résultats obtenus sont tout à fait dans le cadre des bornes proposé dans la littérature. Deuxièmement, nous avons étudié le comportement à l’indentation des matériaux. La relation entre la réponse d’indentation, la taille et la géométrie du pénétrateur ont été mises en évidence. La taille et la forme de la zone densifiée ont été observées et modélisées par des modèles analytiques et la méthode numérique. La dernière partie concerne le comportement en choc des matériaux. Les influences de paramètres de structure et les conditions d’essais sur le comportement en choc ont été mises en lumièreThe objectives of this work consist to manufacture new metal porous polymeric composites (MPPC) with interpenetrated structure and to characterize their mechanical behaviors under statical and dynamic loading. Firstly, we developed a technique of infiltration under a negative pressure to manufacture the open cell aluminium foams and MPPC. The optic observations were carried out in multi-scale. The characterizations of materials were carried out under uniaxial compression. The influences of the structural parameters on the compressive behaviors were clarified by SEM observations during compression. The elastic module was compared with the analytical models. These results obtained are completely restructed between the boundaries proposed in the literature. Secondly, the behaviors of indentation were studied. The relations between the response of indentation and the size and the geometry of plunger tip were illustrated. The size and the shape of the densification zone were observed and modelled by analytical models and the finite element simulation. Finally, the behaviour of impact was studied. The influences of experimental conditions and structural parameters on the behaviors of impact were illuminated
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Planès, Émilie. "Influence des charges sur l'évolution des propriétés mécaniques des EPDM chargés lors de leur vieillissement par irradiation". Lyon, INSA, 2008. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2008ISAL0089/these.pdf.
Resumen
La compréhension de l’évolution des propriétés mécaniques et la détermination de la durée de vie des matériaux en ambiance industrielle est un problème récurrent. Cette question est notamment déterminante dans la mise au point de formulations de polymères utilisés pour la fabrication de câbles électriques employés dans les centrales nucléaires. Ainsi il importe de connaître l’évolution de ces matériaux lorsqu’ils sont soumis à des conditions de marche normale d’une centrale nucléaire. Il existe dans la littérature plusieurs études concernant le vieillissement par irradiation d’élastomères non chargés mais l’introduction de charges dans le matériau peut avoir des conséquences sur l’évolution des propriétés mécaniques lors de leur irradiation. Notre travail a donc porté sur l’étude du vieillissement par irradiation des élastomères chargés et l’identification de rôle des charges dans les mécanismes de vieillissement. Nos efforts se sont concentrés sur une seule matrice largement utilisée pour ce type d’application utilisée pour ce type d’application : il s’agit de l’EPDM norbordène. Les charges sont de d’eux types : la silice et les trihydrates d’aluminium. Leurs surfaces ont été traitées afin de mieux comprendre le rôle des interfaces charges-matrice lors du vieillissement. Afin de déterminer l’influence des charges sur les mécanismes de dégradation et sur l’évolution des propriétés mécaniques, l’évolution dans le temps de ces matériaux chargés ou non a été étudié dans le cadre du vieillissement par irradiation : ils ont été testés et caractérisés à différents niveaux de vieillissement en termes physico-chimique, microstructural et mécaniqueThe understanding of the evolution of mechanical properties and the prediction of the lifetime of mate rials in industrial environnement is a recurring problem. This question is very important to develop polymer formulations used for electrical cables in nuclear power plants. Thus it is important to know the evolution of materials when they are submitted to usual conditions in nuclear power plants. The re are in litterature some studies concerning the ageing by gamma irradiation of unfilled elastomer but the addition of fillers in the material can have consequences on the evolution of the mechanical properties during irradiation. Thus this work concerns the study of the ageing by gamma irradiation of filled rubbers and the identification of the role of fillers in the degradation mechanisms. The studied matrix, which commonly used for this type of application is EPDM. The fillers are : nanoscopic silica and aluminum tri hydrate. Their surfaces have been treated in order to understand the role of filler-matrix interfaces du ring ageing. To evaluate the influence of fillers on the degradation mechanisms and on the evolution of the mechanical properties, the evolution during ageing of these materials filled or not has been studied for an ageing by irradiation : they have been physico-chemically, microstrcuturally and mechanically characterized at various levels of ageing
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Reynaud, Emmanuelle. "Etude des relations Structure : Propriétés mécaniques de thermoplastiques renforcés par des particules inorganiques nanoscopiques". Lyon, INSA, 2000. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2000ISAL0070/these.pdf.
Resumen
Ce travail de thèse s'inscrit dans l'étude des relations entre paramètres morphologiques et propriétés mécaniques de systèmes composites à matrice polymère renforcés par des particules inorganiques submicroniques. La présente démarche s'appuie sur l'analyse de trois familles de polymères chargés, dont la complexité structurale est croissante : le premier système se compose d'une matrice de polyméthyl méthacrylate et de renforts de silice, la seconde famille est issue de l'association de polyamide 6 et de silice, le dernier polymère renforcé a pour constituants le PA6 et la montmorillonite. Dans une première étape, la caractérisation morphologique a permis l'étude de l'influence de la présence de renforts inorganiques sur le polymère environnant (sur les zones amorphes et cristallines), et la différentiation des états de dispersion (et d'orientation dans les cas adéquats) des particules dans la matrice, en fonction de la voie d'élaboration, de la taille des particules élémentaires ou du traitement de surface employé. Puis le rôle de différents paramètres morphologiques (fraction volumique, facteur de forme ou état de dispersion du renfort) sur les propriétés mécaniques (élasticité et déclenchement de la plasticité) de ces systèmes a été analysé et comparé pour les différents systèmes étudiés. Les données expérimentales ont été confrontées à quelques approches de mécanique, afin d'évaluer au mieux les différences morphologiques à la base des effets macroscopiques observés. Finalement, dans les familles à matrice PA6, l'étude a pu être poursuivie jusqu'aux grandes déformations (à température ambiante). L'utilisation de techniques d'investigation complémentaires (diffusion aux petits angles et mesures de variation de volume) a permis de proposer des séquences d'endommagement conduisant à la rupture. Etant donnés les paramètres entrant alors en jeu, les évènements suggérés apparaissent comme propres à chaque système testéThe works aims to correlate some morphological parameters and the mechanical properties in composite systems based on polymer matrix reinforced by submicronic inorganic fillers. The thought process lies on the study of three distinct filled polymer systems, their internal structure being all the more complex. The first system consists of a polymethyl methacrylate matrix filled with silica nanoparticles. The second system has polyamide 6 as a matrix and silica as fillers. The last system results from the clay introduction to polyamide 6/ First a morphological investigation enables to get insight into the filler influence on the surrounding polymer matrix. It also enlightens the various filler dispersion states (and its possible orientation within the sample geometry) with respect to the composite nature (in particular the inorganic particle size or its surface treatment) and its elaboration route. Then the study focuses on the role played by various morphological parameters (filler fraction, aspect ratio and dispersion state) on some mechanical properties, both elastic and plastic (through an investigation around the yield point). The latter properties were analysed on the various studied systems and compared. The experimental data were further confronted to some mechanical approaches, in order to better identify the morphological parameters leading to the observed macroscopic behaviours. Eventually, on the composites based on PA6, a possible sequence of the damage mechanisms occurring with increased elongation at room temperature was proposed, thanks to complementary experimental observations (through scattering and volume changes measurements). Given the involved parameters, each system was found to be characterised by a particular sequence of events
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Droval, Guillaume. "Élaboration et caractérisation de composites polymères conducteurs électrique et thermique". Lorient, 2006. http://www.theses.fr/2006LORIS068.
Resumen
En vue d'une application dans le domaine du chauffage ohmique, l'objectif de ce travail est l'amélioration de la conductivité thermique de systèmes chauffants (à base de composites polymères conducteurs (CPC) diphasiques – mélange immiscible) sans altération significative de la conductivité électrique afin de diminuer le gradient de température au sein du matériau, ce qui, à terme, pourrait endommager le système. L'approche suivie a permis d'étudier et de contrôler de manière indépendante les propriétés thermo-physiques de chacune des phases : une phase conductrice électrique (une matrice de poly(éthylène) haute densité (PEhd) avec des charges de noirs de carbone (NC)) et une phase conductrice thermique (une matrice de poly(styrène) syndiotactique (PSs) avec différentes charges conductrices de la chaleur telles que des microparticules d'oxyde d'aluminium (Al2O3), de nitrure d'aluminium (AlN), de talc ou encore de nitrure de bore (BN)). L'originalité de cette étude réside dans la synergie de propriétés obtenue entre les deux phases thermique et électrique. Ces nouvelles formulations conservent une capacité d'auto-régulation (augmentation de la résistivité électrique avec la température (Coefficient de Température Positif – effet CTP) et permettent une dissipation thermique deux fois plus importante. Enfin, le comportement thermo-électrique en fonctionnement des CPC optimisés a été étudié par la confrontation de données expérimentales obtenues sur bancs d'essais et de modèles de simulations. Les résultats sont tout à fait satisfaisants pour envisager le développement de ces produits pour la conception d'éléments chauffants auto-régulésFocusing on further application in the field of ohmic heating, the aim of this work is to improve the thermal conductivity of heating systems (based on biphasic conductive polymer composites (CPC) – immiscible blend) without significantly altering electrical properties to ensure that the temperature gradient within the material decreases since that could, in a long run, damage the system. The applied approach allowed to study and control in an independent way the thermo-physical properties of each phase: an electrically conductive phase (high density polyethylene (HDPE) matrix with carbon black (CB) fillers) and a thermally conductive phase (syndiotactic polystyrene (sPS) matrix filled with various thermal micro particles such as aluminium oxide (Al2O3), aluminium nitride (AlN), talc or even boron nitride (BN) among others). The novel feature obtained from this study is the synergy of the electrical and thermal properties of the two phases. These new formulas maintain a self regulating capability (increase of the electrical resistivity as the temperature rises (Positive Temperature Coefficient – PTC effect) and double the heat dissipation. Finally, the thermo-electrical behaviour of optimized CPC in working process has been studied through experimental data and simulation models on benchmarks of pilot tests. These results are fully satisfying in the purpose of developing and designing these materials as self regulating heating elements
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Bugnicourt, Elodie. "Development of sub-micro structured composites based on an epoxy matrix and pyrogenic silica : mechanical behavior related to the interactions and morphology at multi-scale". Lyon, INSA, 2005. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2005ISAL0113/these.pdf.
Resumen
Epoxy networks are known to present insufficient mechanical properties for certain applications, especially due to their brittleness. This work was aimed at developing novel composites based on an epoxy matrix and pyrogenic silica in order to enhance mechanical properties of epoxys for applications such as coatings, adhesives or structural materials. Pyrogenic silica has been extensively used in order to reinforce rubbers and for rheological modifications, but only few studies deal with the addition of fumed silica into thermosetting polymers. Unlike conventional additives (organic modifiers or micro-fillers), sub-micronic fillers generally allow increasing both the toughness and the stiffness of polymeric materials, trend also checked in this work in case of fumed silica. In this study, the natures of epoxy-amine comonomers generating the matrix, as well as those of silica surface modification were varied in order to design finely the interactions developed in the system (covalent bonding vs. Physical interactions) and investigate the influence of silica on networks both in the rubbery and glassy states at room temperature. One of the main challenges consisted in controlling silica dispersion state thanks to the optimization of the different steps of the processing. The morphology was characterized at multi-scale at various stages of the processing by complementary techniques. A particular attention was paid to the interactions effectively developed at the interface between the filler and the matrix. The mechanical behavior of the materials was investigated using mechanical dynamic analysis, tensile test and fracture measurements. The relationships between the structure and mechanical behavior of epoxy / pyrogenic silica composites were finally discussed in order to understand the reinforcement mechanisms involved. The effect of silica on the thermal behavior and fire resistance of epoxy networks was also characterizedLes réseaux époxys présentent des propriétés insuffisantes pour certaines applications, en particulier à cause de leur fragilité. L'objectif de ce travail était de développer des composites à matrice époxy-amine et charges de silice pyrogénée afin d'améliorer les propriétés mécaniques des époxys pour des utilisations comme revêtements, adhésifs ou matériaux de structure. La silice pyrogénée a été fréquemment employée pour renforcer des élastomères ou dans un but de modification rhéologique, mais peu d'études traitent de l'addition de silice pyrogénée dans des réseaux thermodurcissables. Contrairement aux additifs conventionnels (organiques ou micro-charges), les charges sub-microniques permettent généralement d'augmenter à la fois la rigidité et la ténacité des matériaux polymères, tendance qui a été vérifiée dans ce travail pour la silice pyrogénée. En faisant varier la nature des comonomères époxy-amine et de la modification chimique de la surface de la silice, la nature des interactions développées au sein du système a pu être modulée (liaisons covalentes vs. Interactions physiques) et l'influence de la silice pyrogénée a pu être étudiée à la fois sur des réseaux dans l'état caoutchoutique et vitreux à température ambiante. Un des principaux défis de cette étude était le contrôle de l'état de dispersion de la silice grâce à l'optimisation de chaque étape du procédé. Les morphologies ont été caractérisées à de multiples échelles tout au long de la mise en œuvre par diverses techniques complémentaires. Une attention particulière a été portée aux interactions effectivement développées entre les charges et la matrice. Le comportement mécanique des matériaux a été caractérisé par analyse mécanique dynamique, test de traction et mécanique de la rupture. Les relations entre la structure et le comportement mécanique des composites époxy / silice pyrogénée ont enfin été discutées afin de comprendre les mécanismes de renforcement impliqués. L'effet de la silice a également été investigué sur les propriétés thermiques et la résistance au feu des réseaux époxys
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Martin, Nicolas André Michel. "Contribution à l'étude de paramètres influençant les propriétés mécaniques de fibres élémentaires de lin : Corrélation avec les propriétés de matériaux composites". Thesis, Lorient, 2014. http://www.theses.fr/2014LORIS355/document.
Resumen
Ces travaux de doctorat ont été menés dans le cadre d'un contrat CIFRE entre l'entreprise Van Robaeys Frères, l'UBS et l'IFREMER. Les travaux visent à mieux comprendre certains paramètres influençant les propriétés de fibres de lin et celles de matériaux composites. Nous avons tout d'abord mis en évidence l'influence du degré de rouissage du lin sur les propriétés mécaniques des fibres de lin et celles de matériaux composites injectés lin/polypropylène. Ensuite, à l'aide d'une étude comparative, nous avons montré qu'il est possible de réaliser des matériaux composites unidirectionnels aux propriétés mécaniques très proches à partir de filasse ou d'étoupes de lin. Puis, l'influence de l'architecture de trois renforts non tissés de lin sur les propriétés mécaniques de composites à matrice thermoplastique a été soulignée. L'anisotropie des propriétés mécaniques de ces matériaux a été mise en évidence. Enfin, la connaissance des propriétés mécaniques de fibres de lin produites par l'entreprise Van Robaeys Frères a été approfondie. On note une relation directe entre les propriétés mécaniques des fibres et celles de composites à renfort unidirectionnel. La relation est plus complexe dans le cas de composites injectés à fibres courtesThis research study has been carried out during a CIFRE joint project between the Van Robaeys Frères Company, UBS and IFREMER. The work aims to improve understanding of the properties of both flax fibres and composite materials reinforced with flax.First, the influence of the degree of retting of flax fibers on the tensile properties of single fibers and short fiber/polypropylene composites has been shown.Then, the properties of scutched flax and flax tow were compared. We have shown that it is possible to reach similar tensile properties for unidirectional composite materials manufactured from the two products.Moreover, the influence of three different flax nonwoven reinforcements on the mechanical properties of thermoplastic matrix composites was studied. These materials were found to show anisotropy of tensile properties.Finally, the mechanical properties of the flax fibres processed by the Van Robaeys Frères Company were examined. A straightforward relationship was found between the tensile properties of the fibres and the tensile properties of unidirectional composite materials. The relationship is more complex for short fibre injected composites
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Zhao, Hang. "Comportement multifonctionnel des composites comportant des nano/micro renforts". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLC020/document.
Resumen
En raison de leurs propriétés mécaniques, électriques et thermiques exceptionnelles, les nanotubes de carbone (NTC) ont reçu une importante attention mondiale. Les NTC ont un grand potentiel dans différents domaines d'applications tels que le stockage d'énergie et la microélectronique. Grâce à leur structure unidimensionnelle, leur important facteur d'aspect et leur faible densité, les NTC servent comme charges dans les composites. Par contre, en raison des fortes interactions entre eux, il est difficile de les disperser et de les aligner dans une matrice de polymère.Il est connu qu'une bonne conception d'hybrides, constitués de NTC verticalement lignés sur des substrats, améliore de manière significative la dispersion de ces derniers dans la matrice. Ces hybrides sont préparés par le procédé de dépôt chimique en phase vapeur (CVD). Une fois, ces hybrides sont dispersés dans la matrice du composite cela conduit à une nette amélioration des propriétés multifonctionnelles de ce composite. Les substrats utilisés dans cette thèse sont les nanoplaquettes de graphite (NPG) pour donner des hybrides NPG-NTC que nous appellerons par la suite GCHs. Les GCHs ont l'avantage d'avoir une faible densité et une structure totalement conductrice qui améliore les propriétés diélectriques et électriques des composites.Dans l'état de l'art, les relations entre l'organisation des GCHs et les conditions de synthèse par CVD et entre l'ajout des GCHs dans les composites et les réseaux conducteur interne dans les composites n'ont jamais été étudiées. Pour cela, dans cette thèse, nous allons soigneusement étudier et discuter ces problèmes mentionnés.Dans le premier chapitre, nous présentons une revue générale de la structure, des propriétés, des applications et de la synthèse des NTC et des NPG. Nous présentons aussi les procédures de l'intégration des nanoparticules dans des matrices polymères et les méthodes de fonctionnalisation des NTC. Nous discutons aussi des états électriques et les caractéristiques (di)électriques des composites en fonction de la quantité de la charge conductrice.Le deuxième chapitre présente tout d'abord la synthèse des NTC sur les NPG par CVD. Ensuite, l'influence des paramètres de la CVD, la température, la composition du gaz et le temps de la réaction, ont été étudié. Les résultats qualitatifs et quantitatifs obtenus d'après les caractérisations des ces hybrides peuvent servir comme base de données pour l'intégration et l'influence des ces hybrides dans les composites.Le troisième chapitre présente les composites binaires polyvinylidene fluoride/GCHs et leurs propriétés diélectriques qui sont nettement améliorées par rapport aux composites ternaires composés de polyvinylidene fluoride/NPG/NTC. Les composites obtenus par dispersion des GCHs dans la matrice à l'aide du procédé d'extrusion-injection, présentent un seuil de percolation fortement réduit (5,53 vol%) et une stabilité thermique relativement élevée. Leurs propriétés diélectriques améliorées peuvent être attribuées à des réseaux sous forme de micro-condensateurs et le changement de la cristallinité de la matrice peut être attribué à la bonne conception des hybrides.Le quatrième chapitre étudie les composites GCHs/polydiméthylsiloxane (PDMS) avec la haute performance piézo-résistive dans une large gamme de température. Le composite présente un seuil de percolation ultra-bas et une grande sensibilité piézo-résistive. En particulier, les autres améliorations des propriétés électriques obtenues dans les composites GCHs/PDMS par rapport à celles des composites à base de NTC/PDMS, de NPG/PDMS ou encore de NTC-NPG/PDMS. Les légers mouvements des doigts peuvent être détectés grâce à l'usage de ces films composites en tant que capteurs de mouvementDue to the outstanding mechanical electrical and thermal properties, carbon nanotubes (CNTs) received worldwide attentions and intensive investigations in last decades. CNTs are greatly potential in applications such as energy storage and microelectronics. The one dimensional structure, high aspect ratio and low density, promote CNTs serving as the excellent fillers in composites field. However, due to the strong interactions, CNTs are usually difficult to be dispersed and aligned in a polymer matrix. Designing the CNTs construction reasonably is an effective way to ameliorate the dispersion states of CNTs in matrix. These specific hybrid constructions allowed CNTs arrays synthesized vertically onto the substrates through catalyst chemical vapor deposition method. These CNT arrays effectively overcome the problem of CNTs aggregation and promote the interconnection among CNTs, leading to a considerable improvement of multi-functional properties of composites. Graphite nanoplatelets (GNPs) served as substrate make their synthesizing products-GNP-CNTs hybrids (GCHs) possess distinct merits of all-carbon composition, totally-conductive coupling structure and the low intrinsic density. These GCHs constructions provide a great improvement in the dielectric and electrical properties of composites. However, the relationship between GCHs organization and synthesizing conditions during CVD process and the influence of the addition of GCHs to internal conductive networks have not been reported in detail. These mentioned issues will be investigated and discussed in this thesis, which is divided into four chapters:The first chapter makes a general review of the structure, properties, application and synthesis of CNTs and GNP substrates, and the main procedures of fabricating composites and surface functionalization of CNTs. Moreover, a short introduction of the development of micro-nano hybrids applied to the functional composites is made. Most importantly, the developing electrical states and (di) electrical characteristics of composites with ever-increasing conducting filler loading are reviewed in detail at the last part.The second chapter discusses firstly the synthesis process through the CCVD approach and the relationship between CVD parameters and the corresponding construction of GCHs, where the temperature, gas composition and reaction time were controlled. The constructions CNT arrays are dependent on the synthesis conditions. Furthermore, the results obtained from analysis can provide a structural foundation for the huge application potential of GCHs constructions. The third chapter introduces the poly(vinylidene fluoride)-based nanocomposites containing GCH particles, the dielectric properties of which are improved more greatly than the ternary composites loading equivalent mixture of GNPs and CNTs. The composites achieved by dispersing GCH particles into matrix using the mechanical melt-mixing process, showing a strongly reduced percolation threshold (5.53 vol %) and the relatively high thermal stability. Their improved dielectric properties can be attributed to the formed microcapacitor networks and the change of crystalline formation of matrix, caused by well-designed CNT arrays constructions. The fourth chapter investigates the advanced GCHs/ polydimethylsilicone (PDMS) composites with high piezo-resistive performance at wide temperature range. The synthesized GCHs can be well dispersed in the matrix through the mechanical blending process. The flexible composite shows an ultra-low percolation threshold (0.64 vol%) and high piezo-resistive sensitivity (gauge factor ~103 and pressure sensitivity ~ 0.6 kPa-1). Particularly, the much improvements of electrical properties achieved in GCHs/PDMS composites compared with composites filled with equivalent CNT, GNP or mixture of CNTs/GNPs. Slight motions of finger can be detected and distinguished accurately using the composites film as typical wearable sensor
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Chimeni, Yomeni Desire. "Effet des modifications de surface sur les propriétés morphologiques, mécaniques et rhéologiques de composites à base de fibres biosourcées et de polyéthylène". Doctoral thesis, Université Laval, 2017. http://hdl.handle.net/20.500.11794/27718.
Resumen
Cette thèse porte sur la compréhension de l'impact des modifications de surface des fibres de chanvre d’une part (250 µm - 1 mm et prétraitées par une solution de NaOH à 8%, afin de densifier le nombre de sites actifs à leur surface) et de cellulose (≤ 200 µm) d’autre part sur les propriétés de leurs composites à base de polyéthylène linéaire de densité moyenne (LMDPE). Deux approches de modifications différentes (par du polyéthylène greffé d’anhydride maléique (MAPE) en solution (chanvre et cellulose) et par polymérisation catalytique (chanvre)) encore peu connues sont utilisées. Les deux premières parties de ce travail de thèse ont porté sur la compréhension de l'impact de la modification des fibres de chanvre en solution sur les comportements morphologiques et mécaniques de leurs composites de LMDPE, ainsi que sur l'analyse qualitative et quantitative de leur interface (chanvre/LMDPE), avec une emphase sur la comparaison entre elles, l’utilisation directe du MAPE et la combinaison des deux (modification en solution et l’utilisation directe). La suite a porté sur l’évaluation de l'effet de la nature des fibres sur le comportement des composites en modifiant par le MAPE en solution, de la poudre cellulosique extraite du bois de peuplier faux-tremble. Enfin, l'ultime partie a porté sur la modification des fibres de chanvre par la technique de polymérisation catalytique à l'aide d'un catalyseur de type Ziegler/Natta. Pour les fibres (chanvre et cellulose), les résultats ont montré qu’elles ont été modifiées avec succès par le MAPE en solution ainsi que les fibres de chanvre par polymérisation catalytique, ce qui a permis l'amélioration de la qualité de l'interface fibres-matrice des composites correspondants. Les résultats des tests effectués ont montré que le traitement au NaOH contrôlait principalement le niveau de mouillabilité (contact physique) des fibres de chanvre par la matrice, tandis que l'utilisation d'un agent de couplage (direct ou en solution) contrôlait l'adhésion interfaciale (interactions chimiques). Par rapport aux composites ayant les fibres non modifiées, une augmentation de la contrainte maximale de 21% pour le composite aux fibres modifiées en solution, 24% après l'utilisation du MAPE directe et 31% lors du mélange des deux méthodes ont été observées. L'utilisation directe du MAPE a aussi amélioré significativement le module de Young des composites de 17%, suivie du mélange des deux voies avec 6% d’amélioration, alors que la modification en solution n'a pas affecté significativement cette propriété. L’utilisation des fibres cellulosiques a augmenté à la fois la contrainte du composite aux fibres non traitées et traitées avec une amélioration de 29% pour le composite aux fibres modifiées. Enfin, la modification des fibres de chanvre par polymérisation catalytique a permis une augmentation significative du module de Young et de la contrainte maximale des matériaux composites de 8 et 43% respectivement par rapport au composite de fibres non traitées.This doctoral thesis focuses on understanding the effect of surface modifications of hemp fibers on the one hand (250 μm - 1 mm and 8% NaOH pretreated to increase the number of active sites on their surface) and cellulose (≤ 200 μm) on the other hand, on the properties of linear medium density polyethylene (LMDPE) based composites. Two different modification approaches (MAPE in a solution (hemp and cellulose) and catalytic polymerization (hemp)) not yet well known were investigated. The first two parts of this thesis focused on understanding the effect of solution modification of hemp fiber on LMDPE composite morphological and mechanical behavior, as well as a qualitative and quantitative analysis of their interface, with emphasis on the comparison between them, the direct use of MAPE and the combination of both methods (solution and direct modification). Then, the work focused on evaluating the effect of fiber type on the composite behavior. For this purpose, the cellulose powder (≤ 200 μm) extracted from wood (Aspen wood) was modified by MAPE in a xylene solution to improve the properties of LMDPE based composites. Finally, the last part focused on the modification of hemp fibers by catalytic polymerization. For the fibers (hemp and cellulose), the results showed that they were successfully modified by MAPE in solution, as well as by catalytic polymerization for hemp. This enhanced the quality of the corresponding fiber-matrix interface. The results showed that NaOH pre-treatment mainly controlled the wettability level (physical contact) of hemp fibers by the matrix, while the use of a coupling agent (directly or in solution) controlled the interfacial adhesion (chemical interactions). Compared to the composites with unmodified fibers, an increase of the tensile strength by 21% for solution modified fiber composite, 24% after the direct use of MAPE and 31% upon combining both methods, were observed. The direct use of MAPE also significantly improved the composite Young's modulus by about 17%, followed by the combination of both method with 6% improvement, while the solution modification did not significantly affect this property. The use of cellulosic fibers increased the tensile strength of both unmodified and modified fibers composite with a 29% improvement for the composite with modified fibers. Finally, hemp modification by catalytic polymerization resulted in a significant increase in Young's modulus and tensile strength of the corresponding composite by about 8% and 43% respectively, compared to the composite with untreated fibers.
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Imbert, Claire. "Matériaux à propriétés mécaniques et thermiques améliorées sous pression hydrostatique en utilisation aquatique". Thesis, Montpellier 2, 2010. http://www.theses.fr/2010MON20019.
Resumen
Les matériaux aujourd'hui utilisés pour l'isolation thermique en milieu aquatique sous pression hydrostatique sont soit des mousses souples à base de caoutchoucs, soit des mousses rigides, notamment syntactiques, selon la profondeur. Ces matériaux souples ont été analysés par des tests mécaniques et thermiques classiques. Cependant, les protocoles et valeurs relevées ont été adaptés à l'usage final du produit, et plus particulièrement à l'environnement aquatique en surface et en profondeur. Les relations entre les différentes caractéristiques (structures et propriétés) de ces matériaux ont été étudiées afin de définir les propriétés adéquates selon des critères pertinents. Pour mettre en évidence les propriétés thermiques sous pression hydrostatique, un outil de test a de plus été développé : une enceinte de test hyperbare innovante, pour l'évaluation de la résistance thermique et de l'épaisseur sous pression d'eau entre 0 et 50 m de profondeur. Les points forts et faibles des matières classiquement utilisées ont été clairement établis. L'analyse de ces résultats a permis d'identifier un concept de matériau composite propre à l'usage défini. Une matière innovante a été conçue en fonction : une mousse syntactique. En variant le type de particules additionnées à une matrice thermoplastique élastomère, la structure cellulaire a été affinée pour obtenir un comportement identique en milieu aquatique, en surface comme en profondeur. En parallèle de sa production industrielle, cette matière a été testée afin d'identifier les relations entre structures et propriétésMaterials nowadays used for thermal insulation in aquatic environment under hydrostatic pressure are either rubber flexible foams or rigid foams, especially syntactic foams, depending on depth. These flexible materials were analyzed through classical mechanical and thermal tests. However, methods and results were adapted to the final usage of the product, particularly to the aquatic environment at the surface and under depth. Relationships between structures and properties characteristics were studied to define appropriate properties within relevant criteria. Moreover, to underline thermal properties under hydrostatic pressure, a testing instrument has been developed: an innovating hyperbaric test chamber, dedicated to under water pressure thermal resistance and thickness measurements, from 0 to 50 m depth. Strengths and weak points of these classical materials have been clearly established. Results analysis lead to a new concept of composite material for the defined usage. This innovating material, a syntactic foam, has been developed. By varying the particle type added to a thermoplastic elastomer matrix, the cellular structure has been refined in order to obtain a similar behaviour in aquatic environment, at the surface like in depth. This material has been tested, parallel to its industrial production, to identify relationships between structures and properties
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Roume, Chantal. "Synthèse de monomères multiépoxydes et de leurs dérivés acryliques à propriétés thermiques améliorées". Montpellier 2, 1991. http://www.theses.fr/1991MON20039.
Resumen
Ce travail est base sur l'utilisation de composes multifonctionnels a haute stabilite thermique en tant que matrice de materiaux composites destines a l'industrie aeronautique. Ceci nous a amenes, d'une part, a synthetiser des resines epoxydes par l'intermediaire de deux voies: -epoxydation de diamines aromatiques a partir de l'epichlorhydrine; -epoxydation de compose polyinsatures a noyaux heteroatomiques. D'autre part, nous avons transforme ces monomeres multiepoxydes en leurs homologues acryliques. Les caracteristiques thermiques de ces resines ont ete evaluees apres leur reticulation a l'aide de diverses techniques (durcissement thermique, rayonnement uv, bombardement electronique)
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Khaokong, Chuanpit. "Elaboration of electronic conductor composite materials : study of physical and electronic properties". Le Mans, 2008. http://cyberdoc.univ-lemans.fr/theses/2008/2008LEMA1018.pdf.
Resumen
Des films de polyuréthanes linéaires et réticulés ont été synthétisés à partir de cis-1,4polyisoprène hydroxytéléchélique avec des di-ou triisocyanates. La possibilité d'utiliser ces types de polyuréthanes comme matrices de polyélectrolytes a été étudiée. L'incorporation de liquides ioniques, l'hexafluorophosphate de I-butyl-3-méthylimidazolium et le chlorure de trihexyltétradécylphosphonium, dans les films polymères a été réalisée, et la conductivité des films a été mesurée par spectroscopie de relaxation diélectrique. En outre, les films polymères ont été utilisés comme matrices supports pour l'électropolymérisation d'un polymère conducteur. Par cette méthode, il a été possible de préparer un spot de polyaniline de la taille précise de l'électrode sur le film de polyuréthane. De plus, un nouveau type d'extenseur de chaîne contenant des unités monomères pyrrole a été synthétisé. L'électropolymérisation des unités pyrrole incorporées dans les structures polyuréthane a été effectuéeThe hydroxytelechelic oligoisoprene was synthesized according to well-controlled degradation procedure which has been recently developed in our laboratory, followed by the reduction of carbonyltelechelic cis-1,4-polyisoprene (CTPI) into hydroxytelechelic cis-1,4-polyisoprene (HTPI). Telechelic oligomers were characterized by FTIR, 1H-, 13C-NMR and SEC. Linear and crosslinked polyurethane films were synthesized from hydroxytelechelic cis-1,4-polyisoprene and diisocyanates or triisocyanates using dibutyltin dilaurate as catalyst. The modification of main chain by epoxidation or hydrogenation allows us to modify the properties of films. In this work, we have studied the possibility to use these kinds of polyurethanes as the polyelectrolyte matrix. The incorporation of ionic liquids, 1-butyl-ÿ3-metylimidazolium hexafluorophosphate and trihexyltetradecylphosphonium chloride, in polymer films was done and the conductivity of films was measured by dielectric relaxation spectroscopy. The presence of epoxidation in the main chain of polyurethane allows us to incorporate more amount of ionic liquid in film. Type of ionic liquid has an effect on the compatibility and properties of polyurethane films. The thermal properties of films were determined by DSC and TGA. Moreover, the polyurethane films were used as supporting matrix in an electropolymerization of a conducting polymer. By this method, we can prepare the precise polyaniline spot according to the electrode on the polyurethane film support. In addition, new type chain extender containing pyrrole monomer unit was synthesized. Its structure was confirmed by NMR, mass spectroscopy and elemental analysis. Polyurethanes using this pyrrole derivative chain extender were prepared and the thermal properties were investigated. Finally, the electropolymerization of pyrrole unit in polyurethane structure was performed
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Lavergne, Claudine. "Etude par spectroscopies diélectriques de matériaux composites à base polymère à finalité électrotechnique". Toulouse 3, 1992. http://www.theses.fr/1992TOU30012.
Resumen
La spectroscopie par courant thermostimule a ete appliquee a l'etude de composites modeles a matrice polyepoxy et renfort billes de verre. Les deux principaux modes de relaxation ont ete examines. A basse temperature, l'etude du reseau sans renfort a permis d'identifier les mouvements moleculaires impliques dans les pertes d'energie dielectrique. L'influence du renfort et de son traitement de surface ont ainsi pu etre discutees en terme d'interface/interphase. L'etude de la structure fine a confirme le caractere complexe du mode de relaxation basse temperature. Une decroissance de l'ordre local a ete observe pour les composites. L'etude du mode haute temperature a montre l'existence d'inhomogeneites du reseau epoxy, presentes sous la forme de zones partiellement reticulees. La resolution experimentale de ce mode a revele des phenomenes caracteristiques de l'interface/interphase: un ensimage du renfort par un agent de couplage silane provoque une decroissance de l'entropie d'activation, alors qu'un enrobage par adduit elastomere s'accompagne d'une augmentation d'entropie. La technique des courants thermostimules s'avere donc bien adaptee a l'etude de la microstructure de materiaux composites a matrice organique
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Rogier, Robert. "Matériaux composites à matrice d'aluminophosphate de calcium et à renforcement d'inclusions métalliques biocompatibles : étude des propriétés thermiques, élastiques et mécaniques". Montpellier 2, 1989. http://www.theses.fr/1989MON20202.
Resumen
L'examen des differents materiaux utilises en chirurgie orthopedique pour les protheses de hanche a conduit a proposer la realisation d'un nouveau type d'implant. Ce materiau comprendrait une ame metallique rigide et un revetement externe de vitroceramique poreuse d'alumino-phosphate de calcium "cap" colonisable par le tissu osseux. Des composites a matrice de vitroceramique d'aluminophosphate de calcium "cap" et a renforcement d'inclusions particulaires biocompatibles (titane, alliage inoxydable "316l", alliage a base de cobalt et de chrome "788") pourraient etre inseres entre l'ame et son revetement afin de reduire l'effet des desequilibres elastique et thermique. De tels composites ont ete elabores par frittage conventionnel et par pressage a chaud, puis caracterises. Les proprietes thermiques et elastiques des materiaux obtenus par pressage a chaud sont intermediaires entre celles de la vitroceramique "cap" et du metal de renfort. Les proprietes mecaniques (contrainte de rupture et tenacite) sont peu differentes de celles de la matrice. Les evolutions de ces proprietes en fonction de la concentration en inclusions metalliques sont discutees et comparees avec celles prevues par des modeles theoriques
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Naceri, Abdelghani. "Caractérisation du comportement mécanique de composites renforcés par tissus en traction uniaxiale à différents taux d'humidité". Lyon 1, 1991. http://www.theses.fr/1991LYO10104.
Resumen
Cette etude se situe dans le contexte general de la caracterisation du comportement mecanique des composites tissus de verre/matrice polymere soumis a l'action conjuguee de sollicitations d'origine mecanique, thermique et hygroscopique. Plus precisement, elle a pour objectif d'analyser les reponses mecaniques d'un stratifie constitue de 12 plis de tissu de verre/resine epoxyde sature a differents taux d'humidite relative, 0,60 et 96% rh a 60c. Apres une partie introductive concernant les plastiques armes a base de tissu et l'importance du phenomene d'absorption d'eau par les composites a matrice organique, sont presentes la procedure de conditionnement en humidite des eprouvettes et le probleme du choix de la geometrie des echantillons. Des essais de traction uniaxiale en rampe monotone preliminaires realises sur differentes configurations geometriques d'eprouvettes avec differentes vitesses d'essais et le calcul par elements finis de la repartition des contraintes dans la zone centrale de l'eprouvette usinee, nous ont permis de justifier le choix d'une eprouvette usinee qui presente une section reduite au centre et pour laquelle la rupture survient dans la zone centrale sans chute notable des caracteristiques mecaniques ultimes par rapport a l'eprouvette de forme parallelepipedique. L'analyse du comportement mecanique des eprouvettes conditionnees en milieu humide a differents taux d'humidite relative 0,60 et 96% rh, testees en traction uniaxiale jusqu'a rupture dans les trois directions choisies, chaine, trame et 45 a vitesse de deplacement imposee constante a permis de montrer que l'influence de la concentration en eau sur les caracteristiques dans le sens chaine et trame devient significative pour 96% rh. Cette influence est particulierement marquee pour les eprouvettes orientees a 45 et se manifeste sur le module de cisaillement, la contrainte de cisaillement et l'activite en emission acoustique. La modelisation simple proposee de la reponse en cisaillement est de nature plastique et se refere a l'ecoulement plastique de la matrice. Elle exprime l'evolution du module tangent de cisaillement en fonction de l'etat mecanique, traduit par la deformation de cisaillement
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Périé, Thomas. "Dispersion de nanotubes de carbone dans les polymères : de la nanostructuration aux composites hautes performances". Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00634552.
Resumen
Nous avons synthétisé des composites nanostructurés de nanotubes de carbone (CNT) par deux approches différentes. La première approche se base sur la dispersion dans une matrice d'intérêt d'un masterbatch de polymère fortement chargé en CNT optimisé pour d'une part aider à la dispersion des CNT et d'autre part pour induire une nanostructuration de la matrice. Un masterbatch de poly(styrene-b-butadiene-b-methyl methacrylate) et de CNT re-dispersé dans une matrice de polymère fluoré a permis d'obtenir des composites chargés et néanmoins ductiles. Nous avons aussi utilisé un masterbatch réactif à base de polyamide-6 (PA6). La morphologie co-continue réalisée après ajout de polyéthylène maléisé (PE*) permet d'obtenir des composites cumulant : rigidité, ductilité, résistance aux solvants et conductivité. Dans la deuxième partie de ce mémoire, nous avons démontré une interaction spécifique entre la phase PA6 et les CNT de composites à matrice PE*/PA6 nanostructurée. Le PA6 s'adsorbe sur les CNT ce qui conduit (au dessus d'un seuil de percolation) à des composites possédant comme microstructure un réseau de nanotubes consolidé à ses jonctions par du PA6. Ce réseau " brasé " permet d'obtenir des composites avec des propriétés uniques de tenue haute température. De manière surprenante, nous avons démontré qu'après extraction de la matrice PE* le réseau de nanotubes consolidé se comporte comme un gel. Ces gels originaux peuvent être gonflés par différents solvants de manière parfaitement réversible et possèdent des propriétés électriques dépendantes de leurs taux de gonflement.
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Zarrad, Turki Inès. "Valorisation des sédiments marins dans une matrice agrosourcée : caractérisation expérimentale des biocomposites et modélisation du comportement mécanique". Thesis, Amiens, 2016. http://www.theses.fr/2016AMIE0038/document.
Resumen
Durant ces dernières décennies, de nombreuses actions de recherche au niveau international se sont intéressées aux biomatériaux présentant d'une part des caractéristiques équivalentes voire parfois supérieures à celle des produits d'origine fossile et d'autre part le caractère renouvelable des ressources est un atout environnemental. De plus, le problème des sédiments marins et fluviaux est un problème mondial. La gestion des sédiments de dragage constitue ainsi une préoccupation générale en raison des quantités produites et de leur nuisance potentielle. Dans ce travail, une étude expérimentale est menée sur la valorisation des sédiments marins à des pourcentages variant de 0% à 20% comme une charge minérale dans une matrice agrosourcée et d'apprécier leur influence sur les propriétés physicomécaniques, thermiques ainsi que sur la durabilité des composites élaborés HESM (hémoglobine/ sédiments Marins). Les résultats montrent que le module en compression, en flexion, en traction et la résistance à la compression ont été améliorés lors de l'ajout des sédiments marins, par contre la résistance à la traction et la résistance à la flexion ont été diminuées par rapport au matériau de référence. L'étude microstructurelle a permis de justifier l'effet de l'ajout des sédiments dans la matrice sur les propriétés mécaniques. Quant à la caractérisation thermique des biocomposites, les résultats montrent l'amélioration de la stabilité thermique des composites par rapport au polymère pur. Concernant la durabilité, l'ajout des sédiments marins n’a presque pas influencé les propriétés de durabilité et que le matériau chargé ou non ne doit pas être exposé aux intempéries sans protection. La modélisation par éléments finis du comportement mécanique en compression a donné des résultats satisfaisants permettant de valoriser ce nouveau biocomposite comme un revêtement de solIn recent decades, many research activities at the international level have focused on biomaterials with one hand equivalent characteristics and sometimes even higher than that of fossil products and secondly renewability of resources is an asset environmental. In addition, the problem of marine and river sediments is a global problem. Dredged sediment management is thus a general concern because of the quantities produced and their potential nuisance. In this work, an experimental study is conducted on the development of marine sediments to percentages ranging from 0% to 20% as a mineral filler in an agro-sourced matrix and appreciate their influence on the physical-mechanical, thermal and Sustainability elaborate composite HESM (hemoglobin / Marine sediments). The results show that the compressive modulus, flexural, tensile and compressive strength were improved when the addition of marine sediments by against the tensile strength and the flexural strength were decreased compared the reference material. The microstructural study to justify the effect of the addition of sediments in the matrix on the mechanical properties. As for the thermal characterization of biocomposites, the results show the improvement in the thermal stability of the composite relative to the pure polymer. Regarding sustainability, the addition of marine sediments has not almost influenced the durability properties and the charged material or not should not be exposed to the elements without protection. The finite element modeling of the mechanical behavior in compression has yielded satisfactory results to develop this new biocomposite as a floor covering