Contribution à l'étude physico-chimique des phénomènes interfaciaux fibre de carbone/polymère PDF Download
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Author: Emmanuel Klinklin
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Languages : fr
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Book Description
Les fibres de carbone ex-PAN ont une structure fibrillaire qui découle de celle précurseur polyacrylonitrile. Leur surface est constituée à la fois de zones de plan basal peu réactives et de zones plus réactives où émergent majoritairement des bords de couches de carbone. La proportion de chacune de ces zones varie d'une fibre à l'autre, leur conférant ainsi des réactivités de surface très différentes. Les traitements de surface améliorent l'adhérence interfaciale grâce à des modifications structurales et chimiques de la surface. L'importance de chacun de ces phénomènes est fonction de la réactivité intrinsèque de la fibre. Pour une fibre très réactive un gain d'adhésion n'est possible que par un greffage chimique. En revanche, pour une fibre mieux organisée, les changements structuraux sont aussi importants que les modifications chimiques. Les ensimages sont employés pour protéger les fibres de carbone contre les dommages, pour préserver leur réactivité et pour faciliter leur manipulation. Afin d'obtenir un transfert de charge optimal, de la matrice aux fibres, les ensimages doivent remplir trois conditions simultanément : - assurer une bonne adhésion entre la fibre et l'ensimage, - assurer une bonne adhésion entre l'ensimage et la matrice, - posséder des caractéristiques physico-chimiques et mécaniques intrinsèques correctes pour ne pas créer d'interphase aux propriétés médiocres
Author: Emmanuel Klinklin
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Les fibres de carbone ex-PAN ont une structure fibrillaire qui découle de celle précurseur polyacrylonitrile. Leur surface est constituée à la fois de zones de plan basal peu réactives et de zones plus réactives où émergent majoritairement des bords de couches de carbone. La proportion de chacune de ces zones varie d'une fibre à l'autre, leur conférant ainsi des réactivités de surface très différentes. Les traitements de surface améliorent l'adhérence interfaciale grâce à des modifications structurales et chimiques de la surface. L'importance de chacun de ces phénomènes est fonction de la réactivité intrinsèque de la fibre. Pour une fibre très réactive un gain d'adhésion n'est possible que par un greffage chimique. En revanche, pour une fibre mieux organisée, les changements structuraux sont aussi importants que les modifications chimiques. Les ensimages sont employés pour protéger les fibres de carbone contre les dommages, pour préserver leur réactivité et pour faciliter leur manipulation. Afin d'obtenir un transfert de charge optimal, de la matrice aux fibres, les ensimages doivent remplir trois conditions simultanément : - assurer une bonne adhésion entre la fibre et l'ensimage, - assurer une bonne adhésion entre l'ensimage et la matrice, - posséder des caractéristiques physico-chimiques et mécaniques intrinsèques correctes pour ne pas créer d'interphase aux propriétés médiocres
Author: Frédéric Busnel
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Languages : fr
Pages : 195
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L'usage des fibres végétales, ressources renouvelables, présente de nombreux intérêts pour renforcer les polymères. Les performances de ces matériaux composites dépendent de la qualité de la liaison fibre/matrice. Cette étude présente des travaux réalisés sur des fibres de lin et des composites lin/résine polyester thermodurcissable.Pour un usage optimum, les fibres sont traitées pour les individualiser, nettoyer leur surface et améliorer la compatibilité avec le polymère (mouillage adhérence). Trois protocoles de traitements chimiques (acide formique, NaOH, NaOH+anhydride acétique) ont été retenus. L'influence de ces traitements chimiques est étudiée sur : les propriétés de surface des fibres (mouillage, microscopie IR, AFM) l'adhérence fibre/matrice (déchaussement d'une microgoutte) les propriétés mécaniques des plis renforcés par des mats ou par des fibres unidirectionnelles sollicitées en traction pour différentes orientations de fibres. Les résultats montrent que les traitements chimiques conduisent à une augmentation de la résistance au cisaillement interfaciale entre la fibre et la matrice pour le traitement à l'acide formique et celui à l'anhydride acétique. Les propriétés macroscopiques évoluent avec la même tendance. L'analyse des propriétés de surface des fibres montre que la composition chimique, la rugosité et la tension de surface sont aussi fortement influencées.
Author: Anas El Maliki
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Languages : fr
Pages : 172
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L'utilisation croissante de matériaux composites renforcés par des fibres de carbone et, principalement, ceux à base d'élastomères requiert la maîtrise des phénomènes interfaciaux entre la fibre et la matrice. Le but de cette étude est d'évaluer la capacité interfaciale de transfert de charge mécanique de la matrice à la fibre dans des composites modèles à monofilament au moyen du test de fragmentation. Des systèmes constitués de fibres de carbone de haute résistance et de matrices à caractère élastomère ont été étudiés. La plupart des résultats ont été analysés en accord avec un modèle récent reliant la résistance au cisaillement interfacial à l'énergie réversible d'adhésion W, montrant que les interactions physico-chimiques entre la fibre et la matrice déterminent, pour une large part, le comportement mécanique de l'interface. Cependant pour les systèmes fibre-matrice considérés, le résultat majeur est que les valeurs expérimentales DE s'écartent considérablement des prévisions théoriques. Les modèles micromécaniques retenus dans cette étude et concernant l'influence sur le processus de fragmentation soit d'un phénomène de friction apres décohésion interfaciale, soit de la contribution des énergies cohésives des matériaux en présence, n'ont pu expliquer que très partiellement les résultats obtenus. lors du test de fragmentation, un effet viscoélastique dissipatif dépendant de la vitesse d'élongation et de la température, ne peut être totalement exclu, et montrerait si l'on se place dans l'analyse de de Gennes, que la vitesse du processus de rupture à l'interface fibre-matrice est élevée. Toutefois, l'hypothèse de la présence d'une interphase de type vitreux a toute température reste la plus prometteuse pour expliquer un tel comportement. Ces interphases, analysées également dans d'autres études, interviendraient alors sur le processus de fragmentation par le biais de leur module d'élasticite. L'ensemble des résultats obtenus a ainsi trouvé une explication logique. D'autre part, il est concevable que l'existence d'une telle couche interfaciale au voisinage des fibres puisse affecter les performances finales de tels matériaux
Author: Catherine Mouney
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Languages : fr
Pages : 137
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ETUDE THEORIQUE DU MECANISME DE LA CONDUCTION EN COMPLETANT LA THEORIE DE PERCOLATION EN TENANT COMPTE DES AGREGATS
Author: FRANCOISE.. BOULIC
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Languages : fr
Pages : 162
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L'ETUDE DES MATERIAUX COMPOSITES, FORMES PAR UNE MATRICE POLYMERE CHARGEE PAR DES INCLUSIONS ORGANIQUES OU MINERALES, REPRESENTE UNE THEMATIQUE EN PLEIN ESSOR. LES PROPRIETES REMARQUABLES DE CES MILIEUX, ASSOCIEES A LA HIERARCHIE D'ECHELLES SPATIALES DE DESORDRE QU'ILS RENFERMENT, ONT FAIT L'OBJET DE NOMBREUSES ETUDES EXPERIMENTALES ET THEORIQUES ET SONT COURAMMENT UTILISEES DANS DE NOMBREUX PROCEDES INDUSTRIELS (LES PNEUMATIQUES, LES LIMITEURS DE COURANT, LES ABSORBANTS RADARS). NOUS AVONS FOCALISE NOTRE EFFORT SUR LA MISE EN EVIDENCE DE RELATIONS ENTRE LA MESOSTRUCTURE, LE RESEAU D'ELASTICITE ET LES PROPRIETES MACROSCOPIQUES. LE BUT EST D'APPREHENDER L'ASPECT UNIVERSEL DE LA REPRESENTATION DU DESORDRE DANS CES MILIEUX. UNE PREMIERE ETUDE EXPERIMENTALE A ETE REALISEE SUR UNE RESINE EPOXYDE CHARGEE PAR DEUX TYPES DE NOIRS DE CARBONE OU PAR DES FIBRES DE CARBONE. UN SECOND SYSTEME A CONCERNE UN POLYETHYLENE BASSE-DENSITE LINEAIRE SEMI-CRISTALLIN CHARGE EN NOIRS DE CARBONE ET EN SILICE. DANS CETTE ETUDE, NOUS MONTRONS QUE : (1) L'ETUDE DE LA CINETIQUE DE SORPTION DANS UN EXCES DE TOLUENE, AINSI QUE LA REPONSE VISCOELASTIQUE DE CES MILIEUX, CONDUISENT A DES INFORMATIONS PERTINENTES SUR LE RESEAU D'ELASTICITE. (2) L'ETUDE EN TEMPERATURE DE L'ABSORPTION EN RESONANCE PARAMAGNETIQUE ELECTRONIQUE ET DE LA SUSCEPTIBILITE MAGNETIQUE A PERMIS DE CORRELER LES PROPRIETES DE TRANSPORT ELECTRONIQUE A LA MESOSTRUCTURE DES MELANGES POLYMERES/NOIRS DE CARBONE. (3) UNE MODELISATION BASEE SUR UNE METHODE D'HOMOGENEISATION (BRUGGEMAN) ET SUR L'APPROCHE PHENOMENOLOGIQUE DE JONSCHER NOUS A PERMIS DE CARACTERISER DE FACON SATISFAISANTE LES PROPRIETES D'UNE ONDE ELECTROMAGNETIQUE DANS CES HETEROSTRUCTURES DIELECTRIQUES. (4) L'ANALYSE D'UN PARAMETRE SUPPLEMENTAIRE LIE A LA PRESENCE DE LA CRISTALLISATION PARTIELLE DE LA MATRICE POLYMERE PEBDL, PAR S. A. X. S., W. A. X. S. ET D. S. C. PERMET DE DISCUTER LES CONDITIONS D'UN EFFET NUCLEANT DU A LA PRESENCE DES INCLUSIONS.
Author: Ahmed Samah
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Languages : en
Pages : 187
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Les carbones en particulier le graphite, sont très utilisés dans le domaine de la tribologie. Leur domaine de coefficient de frottement permet des applications spécifiques : u faible pour les paliers et u fort pour les freins. Les collecteurs électriques nécessitent un emploi des matériaux ayant des propriétés mécaniques élevées tout en gardant celles du graphite, d'où l'emploi de composites C-C. Notre étude consite à évaluer le comportement tribologique de deux types de composites C-C de structures différentes, l'un étant issé en "taffetas" 2D et l'autre "tricoté" en 3D, avec et sans courant électrique, dans une configuration pion en cuivre/disque en composite. L'étude tribologique des deux couples est menée sans courant électrique sous atmosphère ambiante. Deux états des deux couples est menée sans courant électrique sous atmosphère ambiante. Deux états de frottement ont été obtenus pour le couple cuivre/composite C-C 2D. L'un est caractérisé par un frottement faible et une usure faible, l'autre pour un frottement élevé et une usure sévère et un état intermédiaire dont le coefficient de frottement u est compris entre 0.3 et 0.6. Pour un couple cuivre/composite C-C 3D, deux états de frottement ont été obtenus, caractérisés par un frottement faible et usure faible et une autre ayant un frottement u inférieur à 0.3 sans dépasser 0.45, l'usure reste faible par rapport à celle du premier couple. Sous l'influence d'un courant électrique continu et l'influence des sollicitations mécaniques. La résistance électrique de contact et le coefficient de frottement sont enregistrés simultanément. Nous avons mesuré le microdureté et la rugosité moyenne des surface en frottement. Des observations par MEB et des analyses par EDS ont été effectués afin d'étudier l'influence de la strucure, l'orientation des fibres et le rôle des fibres et films formés ou transférés sur les surfaces en contact dynamiques, sur le comportement tribologique des couples utilisés. Nous avons fait une étude sur les différents cas de rupture des fibres et de la matrice sous différentes sollicitations existantes durant un contact glissant. En utilisant la tenacité des matériaux constitutifs, nous avons déterminé l'ordre de rupture entre la matrice, la fibre et l'interface fibre/matrice et sous quel type de sollicitation la propagation de fissure est imminente.
Author: Pierre Baudry
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Languages : fr
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La maîtrise de l'élaboration et du comportement industriel des matériaux composites 2D à matrice phénolique renforcés par des fibres de carbone pour les applications aéronautiques et spatiales implique la compréhension des phénomènes concomitants à la pyrolyse de ces matériaux. Les travaux présentés ici traitent des conséquences de la carbonisation (300-1250 K) de la matrice sur la structure, la morphologie et la composition des constituants de ces composites, sur les propriétés mécaniques des interfaces et des matériaux résultants. les propriétés physico-chimiques de surface des fibres de carbone étudiées ont d'abord permis d'expliquer les évolutions des contraintes en cisaillement interfacial mesurées sur des composites modèles traités à différentes températures. Un modèle d'évolution de la structure et de la morphologie des constituants et des interfaces au cours de la pyrolyse a ensuite été proposé et a permis d'expliquer les propriétés mécaniques de cohésion (porosité) du matériau suivant leurs propriétés interfaciales. La validité de ces conclusions a été éprouvée sur de nouveaux composites à matrice mixte carbone/SiC en corrélant les propriétés macroscopiques des matériaux et les propriétés interfaciales évaluées par traction cyclée. Cette thèse illustre les interactions entre propriétés interfaciales et propriétés macroscopiques des matériaux carbone/phénolique lors de leur pyrolyse, et propose des pistes pour l'évaluation des interfaces dans ces matériaux.
Author: CHRISTOPHE.. DISDIER
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Languages : fr
Pages : 198
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LA PREMIERE PARTIE DE CE MEMOIRE TRAITE DE L'ENDOMMAGEMENT DES COMPOSITES UNIDIRECTIONNELS CHARGES DANS LE PLAN PERPENDICULAIRE A L'AXE DES FIBRES. L'INTERACTION ENTRE FIBRE ET MATRICE EST TRAITEE COMME UN PROBLEME DE CONTACT UNILATERAL DONT LA LOI DE CONTACT EST DONNEE PAR LE CRITERE DE TRESCA TRONQUE EN TRACTION COMBINE AU PRINCIPE DU TRAVAIL MAXIMUM DE HILL. LA FORMULATION VARIATIONNELLE DE CE PROBLEME DE CONTACT ABOUTIT A UN PROBLEME DE PROGRAMMATION MATHEMATIQUE DONT LA FONCTIONNELLE QUADRATIQUE REPRESENTE L'ENERGIE TOTALE DISSIPEE. NOUS DONNONS AINSI UNE PREMIERE APPROCHE DE L'ENDOMMAGEMENT D'UN UNIDIRECTIONNEL PAR FISSURATION A L'INTERFACE FIBRE-MATRICE, APRES AVOIR CONTROLE AU PREALABLE LES VALEURS DES CARACTERISTIQUES HOMOGENEISEES DU COMPOSITE DANS LE DOMAINE ELASTIQUE. LA DEUXIEME PARTIE A ETE PROPOSEE PAR LE CERN EN COLLABORATION AVEC LE LABORATOIRE MATERIAUX COMPOSITES. LE CERN REALISE ACTUELLEMENT LE PROJET D'ACCELERATEUR DE PARTICULES LHC QUI PERMETTRA D'ATTEINDRE DANS UN ANNEAU DE 27KM DE CIRCONFERENCE UNE ENERGIE DE 1 TEV. POUR CELA, LES INGENIEURS FERONT APPEL A DES AIMANTS SUPRACONDUCTEURS POUR MAINTENIR LES PARTICULES SUR LEUR TRAJECTOIRE. L'OBJET DE CETTE COLLABORATION A ETE L'OPTIMISATION DU SYSTEME DE SUPPORT DE LA MASSE FROIDE A L'INTERIEUR DU CRYOSTAT. L'UTILISATION DES COMPOSITES EST JUSTIFIEE PAR LEURS PROPRIETES PHYSIQUES QUI PERMETTENT DE RESPECTER LES CONTRAINTES D'ALIGNEMENT MAIS EGALEMENT LES CONTRAINTES D'ORIGINES THERMIQUES. NOUS PRESENTONS LES ESSAIS EXPERIMENTAUX EFFECTUES SUR LES DIFFERENTS PROTOTYPES AINSI QUE L'ETUDE DU COMPORTEMENT THERMOELASTIQUE DES SUPPORTS A L'AIDE DU CODE D'ELEMENTS FINIS MEF-MOSAIC. GRACE AUX OUTILS D'HOMOGENEISATION, NOUS AVONS REALISE LES ETUDES THERMOELASTIQUES DES SUPPORTS DES AIMANTS SUPRACONDUCTEURS EN DETERMINANT AU PREALABLE LES CARACTERISTIQUES HOMOGENEISEES DES STRATIFIES UTILISES, LA TEMPERATURE VARIANT DE 1 A 300 K SUR LES 300 MM DE HAUTEUR DU SUPPORT
Author: VINCENT.. LEGOIS
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Pages : 185
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Book Description
LES TECHNIQUES DE DEPOT SOUS VIDE EN PHASE VAPEUR (P.V.D.) ONT ETE UTILISEES POUR MODIFIER LES PROPRIETES DE SURFACE D'UN COMPOSITE A MATRICE ORGANIQUE (POLYARYLAMIDE) ET DES FIBRES DE CARBONE DEVANT SERVIR DE RENFORTS POUR DES MATERIAUX COMPOSITES A MATRICE METALLIQUE. DANS LE PREMIER CAS, LA PROPRIETE RECHERCHEE ETANT LA CONDUCTIVITE ELECTRIQUE, UN DEPOT DE CUIVRE EST REALISE PAR PULVERISATION CATHODIQUE. LA CARACTERISATION DE L'ADHESION CUIVRE/POLYMERE EST EFFECTUEE PAR DIFFERENTES METHODES D'ANALYSE DE L'INTERFACE (FTIR, XPS, SIMS, RBS) EN CORRELATION AVEC DES ESSAIS D'ADHERENCE. LES RESULTATS OBTENUS A PARTIR DE COUCHES MINCES (20 NM) METTENT NOTAMMENT EN EVIDENCE L'APPARITION D'UNE NOUVELLE LIAISON CHIMIQUE A L'INTERFACE, SUR UNE PROFONDEUR MINIMUM DE 70 NM. LA COMPARAISON AVEC DES COUCHES EVAPOREES DEMONTRE L'EXISTENCE D'UNE CORRELATION ENTRE REACTION INTERFACIALE ET ADHERENCE. L'ETUDE DE COUCHES PLUS EPAISSES (1,5 MICRONS) CONFIRME LA PRESENCE DU CUIVRE DANS LE POLYMERE, SUR DES PROFONDEURS PLUS IMPORTANTES (700 NM), MAIS LE MECANISME DE CETTE PENETRATION, QUI NE CORRESPOND PAS A UNE DIFFUSION FICKIENNE, RESTE CEPENDANT A ELUCIDER. L'INFLUENCE DES PRINCIPAUX PARAMETRES D'ELABORATION (PRESSION, TEMPERATURE) SUR LA RESISTIVITE ET LES CONTRAINTES RESIDUELLES (PAR DIFFRACTION X) EST EGALEMENT ETUDIEE ET PERMET D'OPTIMISER LES PROPRIETES FINALES DES COUCHES. LA PROTECTION DES FIBRES DE CARBONE, ENDOMMAGEES LORS DE L'ELABORATION PAR REACTION AVEC LE METAL LIQUIDE, CONSTITUE LA SECONDE PARTIE DE CETTE ETUDE. LA SOLUTION D'UNE COUCHE DUPLEX YTTRIUM/OXYDE D'YTTRIUM DEVANT JOUER LE ROLE DE BARRIERE DE DIFFUSION ET ASSURER LA TRANSMISSION DES DEFORMATIONS ENTRE LA MATRICE ET LES FIBRES, FAIT L'OBJET D'UNE ETUDE DE FAISABILITE PAR EVAPORATION SOUS BOMBARDEMENT ELECTRONIQUE. LES RESULTATS MONTRENT NOTAMMENT QUE LES COUCHES PRESENTENT DES PROPRIETES INTRINSEQUES SATISFAISANTES MAIS QUE LEUR ADHERENCE AUX FIBRES N'EST PAS SUFFISANTE.
Author: PHILIPPE.. JEANNE
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Languages : fr
Pages : 253
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Book Description
DETERMINATION DES CARACTERISTIQUES PHYSICO-CHIMIQUES D'UNE SERIE DE FIBRES DE VERRE R A ENOIMAGES VARIABLES ET DES PROPRIETES MECANIQUES DE LEUR COMPOSITE A MATRICE EPOXYDE
