Cicatrisation par induction magnétique de composites élastomères thermoplastiques : Caractérisation multi-physiqu

Magnetic induction healing of thermoplastic elastomer composites : Multi-physics characterization

• Auteur / Autrice : Pablo Griffiths Alfaro
• Direction : Guilhem P. Baeza, Sylvain Meille
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux
• Date : Soutenance le 30/06/2022
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1992?-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Institut national des sciences appliquées (Lyon ; 1957-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : MATEIS - Matériaux : Ingénierie et Science (Rhône) - Matériaux- ingénierie et science [Villeurbanne] / MATEIS
• Jury : Président / Présidente : Costantino Creton
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guilhem P. Baeza, Sylvain Meille, Costantino Creton, Eric Beaugnon, Annette Schmidt, Gildas Coativy, Anne-Caroline Genix, Françoise Mechin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Eric Beaugnon, Annette Schmidt

Mots clés

Mots clés contrôlés

Élastomères

Composites thermoplastiques

Mots clés libres

Matériaux

Chauffage par induction base fréquence

Nanocomposite

Elastomères thermoplastiques

Réparation

Copolymère à bloc

Materials

Induction heating

Nanocomposite

Thermoplastic elastomers

Repairing

Block copolymer

Résumé

Au cours du XXe siècle, les polymères se sont développés à une vitesse très importante, due à leur facilité de production et à leur versatilité, permettant le développement de différentes classes de matériaux suivant l'application visée. En raison de leur popularité, la production de polymères a entraîné une énorme quantité de déchets. En particulier, les élastomères vulcanisés ont récemment souffert d'une mauvaise réputation à cause de leur incapacité à être refondus ou réutilisés. Sur de longues périodes, leur dégradation mécanique se fait par des sollicitations cycliques et l’effet de l'environnement. Cependant, ils restent très largement utilisés dans plusieurs secteurs industriels en raison de leurs propriétés physiques uniques. Un défi majeur consiste donc à trouver des matériaux alternatifs capables d'être réutilisés, réparés et recyclés, répondant à des exigences très élevées en termes de module d’élasticité, de ténacité, de résistance à l'usure, de stabilité chimique et de coût. Les élastomères thermoplastiques, basés sur des copolymères à blocs multiples, possèdent les propriétés mécaniques requises pour des applications structurelles et peuvent être réutilisés ou recyclés. La réparation de ces matériaux est possible, au-dessus de leur température de fusion, à travers la dissociation des segments rigides, qui déclenche la transition solide-liquide. Nous proposons d’atteindre cette température en chargeant une matrice élastomère thermoplastique avec des (nano)particules générant de la chaleur par induction magnétique à haute fréquence, pour un traitement thermique rapide et sans contact.

During the 20th century, polymers developed at a very high speed, due to their ease of production and their versatility, allowing the development of different classes of materials depending on the intended application. Due to their popularity, the production of polymers has resulted in a huge amount of waste. In particular, vulcanized elastomers have recently suffered from a bad reputation due to their inability to be reshaped or reused. However, they remain very widely used in several industrial sectors due to their unique physical properties. A major challenge is therefore to find alternative materials capable of being reused, repaired and recycled, meeting very high requirements in terms of modulus of elasticity, toughness, wear resistance, chemical stability and cost. Thermoplastic elastomers, based on multi-block copolymers, have the mechanical properties required for structural applications and can be reused or recycled. These materials are capable of being repaired above their melting temperature, through the dissociation of the rigid segments, which triggers the solid-liquid transition. We propose to reach this temperature by loading a thermoplastic elastomer matrix with (nano)particles generating heat through high frequency magnetic induction, for a rapid and contactless heat treatment.