Hétérogénéités structurales d'un polymère vitreux après déformation plastique

Structural heterogeneities of glass polymers after plastic deformation

• Auteur / Autrice : Frédéric Casas
• Direction : Christiane Alba-Simionesco
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés libres

Verre

Plasticité

Contraintes internes

Etude structurale

Rajeunissement

Résumé

Les verres sont des matériaux amorphes dont la structure est désordonnée. Selon toutes les hypothèses, le verre est hétérogène, c'est-à-dire qu'il existe des zones distinctes du matériau qui sont plus ou moins denses ou dont le temps de relaxation est plus ou moins lent. Si des hétérogénéités dites dynamiques ont bien été observées, il existe, pour le moment, aucune preuve structurale des ces hétérogénéités. Notre objectif consiste à extraire des longueurs caractéristiques du verre. Pour cela, l'état vitreux et sa structure sont perturbés par l'application d'une déformation mécanique. Pour atteindre de larges déformations, le matériau choisi est un polymère. Après la déformation, une analyse structurale fait apparaître une longueur caractéristique de 10nm. En dessous de cette taille, la déformation n'est plus affine mais ses effets se poursuivent jusqu'à l'échelle du monomère. La déformation permet donc de déterminer une taille caractéristique du verre qui pourrait être associée aux hétérogénéités supposées responsable du pic Boson. Des mesures calorimétriques et dynamiques ont également montré que le stockage d'énergie mécanique (contraintes internes) au cours de la déformation a lieu à l'échelle de quelques monomères. L'étude comparée du vieillissement et des contraintes internes semble indiquée que ces deux effets sont un même phénomène mais opposé. Les contraintes internes bloquent le vieillissement et permettent d'obtenir un état qui semble plus jeune. Cependant, cet état n'est pas par sa structure celui du verre rajeunit. C'est un nouvel état atteint par la métamorphose du verre.

Glasses are amorphous materials of which the structure is disordered. According to all assumptions', glass is heterogeneous, i. E. There are distinct zones from material which are more or less dense or whose relaxation time is more or less slow. If heterogeneities known as dynamic were indeed observed, there exists, for the moment, no structural proof of these heterogeneities. Our objective consists in extracting the lengths characteristic of glass. For that, the vitreous state and its structure are disturbed by the application of a mechanical deformation. To reach broad deformations, the selected material is a polymer. After the deformation, a structural analysis reveals a characteristic length of 10nm. Below this size, the deformation is not more affine but its effects continue until the monomer scale. So, the deformation makes it possible to determine a size characteristic of glass which could be associated heterogeneities probably responsible for the Boson peak. Calorimetric and dynamic measurements also showed that the storage of mechanical energy (internal stresses) during the deformation takes place on monomer scale. The comparative study of ageing and the internal stresses seems indicated that these two effects are the same but opposite phenomenon. The internal stresses stop ageing and make to obtain a state which seems younger. However, this state is not by its structure that of glass rejuvenates. It is a new state reached by the metamorphosis of glass.