Renforcement des matrices polymères et des matériaux composites par des nanoparticulesReport as inadecuate




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1 MADIR - Matériaux, Défauts et IRradiations CIMAP - UMR 6252 - Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique

Abstract : The theme of my research is the study of interactions between the manufacturing process, the microstructure and the properties of materials. Since 2004, I have focused on the incorporation of nanoparticles into polymer materials and carbon fiber reinforced composites. Several keywords summarize the backbone of my work: * measurement of the effective morphology and dispersion of nanoparticles after mechanical blending with a polymer matrix. The true characteristics of filler agglomerates after mechanical blending are rarely measured. Most studies have merely concentrated on the characteristics of elementary fillers before blending, which does not take into account possible agglomeration phenomena during blending. Numeric analysis of SEM images can provide nanoscopic and microscopic efficient information useful to explain macroscopic behavior; * microstructure modeling. Modeling of large microstructures with the ab-initio method is still very expensive in computation time. The use of continuum mechanics, at a scale well below the founding assumptions, is an alternative and relevant solution to optimize the time computation-result quality ratio; * material behavior under mechanical stress. The ultimate goal of these new materials is lighter structures. Knowing and predicting their behavior is necessary to correctly supply the designers of manufactured products integrating these materials. Mechanical tests at macroscopic scale are always the best way to determine these behavior laws. Added to this is the development of original mechanical tests adapted to these materials with new structure and properties.

Résumé : Le fil conducteur de mon activité de recherche est l-étude des interactions entre le procédé de mise en œuvre, la microstructure et les propriétés des matériaux. Depuis 2004, je me suis concentré sur l-incorporation de nanoparticules inorganiques dans des matrices polymères et des matériaux composites composés d-une matrice et d-un renfort fibreux. Plusieurs mots-clés reviennent régulièrement tout le long de ce mémoire. Ils sont l-ossature de mon travail : * mesure de la morphologie et de la dispersion effectives des nanoparticules après mélange dans une matrice. Elles sont rarement prises en compte. En général on se contente de la taille des particules élémentaires sans tenir compte des phénomènes d-agrégation et d-agglomération durant la mise en œuvre. Les techniques d-analyse d-image peuvent apporter des informations micro et nano-scopiques pertinentes pour expliquer des comportements macroscopiques jugés au premier abord aberrants ; * modélisation des microstructures. L-augmentation des moyens de calcul permet d-envisager des simulations à grande échelle par dynamique moléculaire mais elles sont encore très couteuses. L-utilisation de la mécanique des milieux continus, à une échelle bien en-deçà des hypothèses fondatrices, est une solution alternative et pertinente du point de vue du ratio qualité-temps de calcul ; * comportement sous sollicitations mécaniques. Le but final de ces nouveaux matériaux est l-allègement des structures. Il est donc essentiel de connaître et d-être capable de prévoir leurs comportements sous sollicitations afin d-alimenter correctement les concepteurs de systèmes et de produits intégrant ces matériaux. Les essais mécaniques à l-échelle macroscopique restent aujourd-hui le meilleur moyen de déterminer ces lois de comportement. A ceci s-ajoute le développement d-essais mécaniques originaux nécessaires pour étudier ces matériaux aux structures et propriétés nouvelles.

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Mots-clés : nanoparticule composite modélisation de microstructure renforcement mécanique

keyword : nanoparticle microstructure modelling mechanical reinforcement





Author: Alexandre Vivet -

Source: https://hal.archives-ouvertes.fr/



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