Compréhension des effets du défibrage sur la morphologie, les propriétés et le comportement mécanique des faisceaux de fibres de lin : étude d'un cοmposite dérivé lin/époxyde

Understanding the effect of decorticatio on the morphology, properties and mechanical behavior of flax fibers : investigation of a flax/epoxy composite material

• Auteur / Autrice : Antoine Barbulée
• Direction : Moussa Gomina
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des matériaux
• Date : Soutenance en 2015
• Etablissement(s) : Caen
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale structures, informations, matière et matériaux (Caen ; 1992-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de cristallographie et sciences des matériaux (Caen ; 1996-....)
• Jury : Président / Présidente : Laurent Orgéas
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Moussa Gomina, Laurent Orgéas, Christophe Baley, Laurent Guillaumat, Vincent Placet, Claudine Morvan, Joël Bréard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Baley, Laurent Guillaumat, Vincent Placet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Variabilité

Matériaux -- Propriétés mécaniques

Composites

Lin

Thèses et écrits académiques

Fibres végétales

Résumé

Les fibres de lin ont des propriétés mécaniques et écologiques qu’il est intéressant de valoriser dans les biocomposites. Cependant, l’emploi des fibres végétales dans les matériaux composites structuraux est freiné par le manque de connaissances sur leur composition et structure à l’échelle nanométrique d’une part, et d’autre part par la mauvaise compréhension des relations entre le mode production des fibres, le comportement mécanique des faisceaux de fibres et les propriétés mécaniques des composites. En prenant en compte les spécificités morphologiques et microstructurales des fibres de lin, de nouveaux outils expérimentaux et de modélisation numérique sont proposés pour l’analyse des propriétés mécaniques des fibres unitaires, puis étendus à l’étude des faisceaux et des mèches. L’élément central de cette approche est le maillon ultime dont l’assemblage, régi par les lois de la mécanique, permet de mieux comprendre les comportements mécaniques de la fibre en lien avec la morphologie aux différentes échelles ainsi que les composites. Cette nouvelle avancée permet de relier le comportement hydrique des fibres de lin aux contraintes résiduelles de séchage et d’expliquer les effets de traitement de défibrage, depuis le teillage jusqu’à l’étirage.

Flax fibers show interesting mechanical and environmental properties that can promote their utilization for biocomposites. However, the use of plant fibers in structural composite materials is hindered by the lack of knowledge about their composition and structure at nanoscale firstly and secondly by the poor understanding of the relationship between the mode of production of the fibers, the mechanical behavior of the fiber bundles and the mechanical properties of the derived composites. Considering the morphological and microstructural characteristics of flax fibers, new experimental tools and numerical modelling are proposed for analyzing the mechanical properties of ultimate fibers, and then extended to the study of bundles and strands. An essential element of this approach is the ultimate link which assembly, governed by the laws of mechanics, allows better understanding the mechanical behavior of the fiber, in relation to the morphology at different scales, and the composites. This latest advance allows connecting the hydric behavior of flax fiber to residual drying stresses and explaining the effects of decortication treatments, since scutching up to stretching.