Seminaire LMGC 11 février 2021 : Monica Pucci - Identification multi-échelle de paramètres clé du mouillage pour l’élaboration de (bio)composites et de leurs propriétés d’interface

Un des enjeux majeurs de la mise en œuvre de biocomposites à matrice thermodurcissable ou thermoplastique renforcée par des fibres végétales est la bonne imprégnation du réseau fibreux par le polymère. L’un des mécanismes moteurs de cette imprégnation est la dynamique de mouillage guidée par le différentiel de pression ou la vitesse imposée au liquide, sous l’influence des forces capillaires. Ces effets capillaires dépendent des interactions physico-chimiques entre les fibres et le liquide, c’est-à-dire l’énergie de surface des fibres, la tension de surface du liquide, ainsi que de la morphologie du renfort fibreux. L’infiltration du liquide dans le renfort se fait principalement à deux niveaux d’échelle (dans les espaces intra-mèches et inter-mèches) et peut engendrer la formation de macro et microporosités dans le composite ainsi élaboré. Des protocoles expérimentales d’identification de différents paramètres de mouillage en jeu ont été mis en place à l’échelle de la fibre ainsi qu’à l’échelle du renfort fibreux, pour des renforts synthétiques et des renforts naturels. Dans le cas de fibres d’origine végétale, la variabilité en terme de morphologie ainsi que la modification de cette morphologie au contact de certains liquides tels que l’eau ont été pris en compte. A l’échelle macroscopique du composite, la modification des propriétés de surface via un traitement d’un de ces constituants aura un impact sur la formation des interfaces fibres/matrice ainsi que sur le comportement mécanique. Une application pour des tissus de lin sera présentée. Ces études ont montré que même avec des fibres fragilisées et une interface en apparence « dégradée », si le mouillage est amélioré, il est possible d’élaborer un composite plus performant car comportant moins de porosités et donc une surface spécifique d’interface plus grande.

PUCCI Monica (IMT DMS / LMGC)