Contribution à l'étude multi-échelles de fibres végétales et de biocomposites

Contribution to multi-scales of vegetal fibre and biocomposites

• Auteur / Autrice : Alain Bourmaud
• Direction : Christophe Baley
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science pour l'ingénieur
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Lorient
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, information-communication et mathématiques, matière (Brest, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Recyclage

Composites polymères

Analyse multiéchelle

Fibres végétales

Résumé

L’épuisement de nos ressources naturelles ainsi que les impacts croissants de notre société sur l’environnement nous imposent une réflexion sur les matériaux de demain. Ainsi, l’usage de fibres végétales constitue une solution de substitution aux fibres de synthèse, pour une large gamme de composites industriels. En raison de leur structure très hiérarchisée et multi composants, elles constituent des matériaux très complexes, et assimilables, à leur échelle, à des composites. Ces travaux de thèse ont pour objectif de contribuer, à différentes échelles, à leur connaissance ainsi qu’à celle des composites qu’elles renforcent. Dans un premier temps, nous avons montré l’intérêt de la nanoindentation et de la diffraction des rayons X pour la caractérisation mécanique des parois ainsi que pour la détermination de leurs angles micro-fibrillaires. Le second volet expérimental a prouvé que la mise en œuvre de simples traitements à l’eau, ou à la dopamine, par bio mimétisme, pouvait améliorer la division et l’extraction de fibres de lin sous rouies de manière significative ainsi que certaines propriétés en traction des biocomposites élaborés. Enfin, nous avons montré l’influence de différents procédés de mise en forme sur les propriétés des fibres et des composites ainsi que celle du recyclage sur des composites renforcés par des fibres végétales. L’intérêt environnemental d’utiliser une matrice recyclée pour leur élaboration ainsi qu’une bonne stabilité de leurs propriétés mécaniques après recyclage ont été mis en évidence.

The depletion of our natural resources as well as the increasing impacts of the society on our environment, involves a necessary modification of composite materials design. Thus, for many industrial products, vegetal fibres could be used to substitute synthetic fibres, as composite materials reinforcement. Due to their hierarchical and multi components structure, the vegetal fibres could be considered, at their scale, as complex composite materials. The purpose of this work is to contribute, at various scales, to the knowledge about the vegetal fibres and the associated composites. First of all, we evidenced the interest of nanoindentation and x-ray diffraction to obtain the mechanical and viscoelastic properties of the cell walls as well as their microfibrillar angles. The second experimental part highlights that the processing of soft water, or dopamine bio mimetic treatments, could significantly improve the division and manualy extraction of under retted flax fibres, or some mechanical properties of elaborated biocomposites. In the last section of this thesis report, we evidenced the influence of various manufacturing processes on the composites and fibres properties as well as those of the recycling on vegetal fibres reinforced composites. We showed a good stabilization of the composites mechanical properties after recycling and an important environmental interest to use a recycled matrix for their elaboration.