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Richmond, Tutea. Composites techniques avec renforts bambou continus et matrice polymère 3D biosourcée : élaboration et comportement mécanique

Richmond, Tutea (2021). Composites techniques avec renforts bambou continus et matrice polymère 3D biosourcée : élaboration et comportement mécanique.

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Résumé en francais

Les composites à matrice organique ont permis l'allègement des structures dans le domaine des transports terrestre, maritime et surtout aérien. L'objectif de ces travaux de thèse, a été de développer une alternative aux composites pétrosourcés actuels avec un composite technique biosourcé. Le renfort choisi est à base de bambou et la matrice biosourcée à base de cardanol. Comme toutes les fibres végétales, les fibres de bambou ont une stabilité thermique qui n'excède pas 200 °C ce qui implique des conditions de mise en œuvre adaptées. Leurs propriétés mécaniques spécifiques les positionnent comme une alternative potentielle aux fibres synthétiques. Les études ont porté sur une espèce de bambou qui se développe en climat tempéré (Phyllostachys viridiglaucescens) pour bénéficier d'un approvisionnement local. Deux morphologies de renforts ont été utilisées : des rubans extraits mécaniquement et des fibres extraites suivant un procédé développé dans l'équipe. L'efficacité de l'extraction a été démontrée par l'obtention de fibres techniques de diamètre moyen de 397 µm. Une attention particulière a été apportée au contrôle des propriétés des renforts extraits, les rubans et les fibres issus de la paroi externe de la plante possèdent un module élastique moyen de respectivement 10 GPa et 26 GPa. Pour répondre au cahier des charges d'un composite technique biosourcé, une matrice époxy issue du cardanol a été étudiée. Les conditions de mise-en-œuvre d'échantillons à l'échelle laboratoire ont été établies en tenant compte des contraintes thermiques inhérentes aux renforts naturels. La présence des renforts a permis d'améliorer les propriétés mécaniques dynamiques en cisaillement de la matrice biosourcée. Tant pour les composites fibres que pour les composites rubans, le module vitreux de cisaillement est multiplié par 1.5 à température ambiante. En élongation, les renforts conduisent à des modules vitreux de l'ordre de 8 GPa pour les composites rubans et de 10 GPa pour les composites fibres. Par rapport à la matrice, dans le sens longitudinal, le module vitreux est multiplié par 5. Ces valeurs prouvent la pertinence de l'utilisation de renforts végétaux pour la réalisation de composites techniques renouvelables. Cette recherche est insérée dans le programme "BAmboo continuous fibre reinforced biobased Matrices COmposites / BAMCO" supporté par la BPI et le Conseil Régional d'Occitanie dans le cadre du FUI 24.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Dantras, Eric
Lacabanne, Colette
Ecole doctorale:Sciences de la matière (SdM)
laboratoire/Unité de recherche :Centre Interuniversitaire de Recherche et d'Ingénierie des MATériaux (CIRIMAT), UMR 5085
Mots-clés libres :Polymère biosourcé thermodurcissable - Composite biosourcé - Renforts naturels végétal - Fibres de bambou - Rubans de bambou - Analyse thermique - Analyse mécanique
Sujets :Sciences des matériaux
Déposé le :23 Feb 2022 13:35