Effet mémoire de forme des polymères : Mécanismes et propriétés

Shape memory effect of polymers : Mechanisms and properties

• Auteur / Autrice : Sofiane Abdallah elhirtsi
• Direction : Abbas Tcharkhtchi, Joseph Fitoussi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique-matériaux (AM)
• Date : Soutenance le 18/11/2015
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Procédés et Ingeniérie en Mécanique et Matériaux (Paris) - Procédés et Ingeniérie en Mécanique et Matériaux (Paris)
• Jury : Président / Présidente : Michel Dumon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Abbas Tcharkhtchi, Joseph Fitoussi, Éliane Espuche, Frédéric Roger, Jocelyne Galy
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Éliane Espuche, Frédéric Roger

Mots clés

Mots clés contrôlés

Macromolécules

Polyuréthanes

Dissertation universitaire

Polymères

Mots clés libres

Polymères à mémoire de forme

Effet mémoire de forme

Force motrice

Polyuréthane

Effet mémoire de forme partiel

Shape memory polymers

Shape memory effect

Driving force

Polyurethane

Partial shape memory effect

Résumé

Les polymères qui se caractérisent par un effet mémoire de forme sont capables de mémoriser leur forme macroscopique permanente, d’être déformés puis fixés dans une forme temporaire, ensuite sous l’effet d’un stimulus externe, ils peuvent récupérer leurs formes initiales. Dans ce travail nous nous sommes intéressés au mécanisme de l’effet mémoire de forme ainsi que les propriétés du polymère au cours d’un cycle de mémoire de forme, afin d’établir une relation entre l’effet mémoire de forme et l’effet mémoire de propriétés. La deuxième partie de ce travail a été consacré à un nouveau concept qui est l’effet mémoire de forme partiel, où un polymère ne peut récupérer qu’une partie de sa forme initiale. Il a été montré que cette capacité partielle peut être améliorée et augmentée à travers des essais multi-cycles de mémoire de forme sous stimulation thermique, pour devenir une capacité totale de récupération de la forme initiale. Enfin, nous avons étudié la force motrice "Driving force" responsable de l’effet mémoire de forme en établissant une relation entre le taux de recouvrance et les contraintes résiduelles introduites dans le polymère au cours de sa déformation. Nous avons suivi l’évolution de la contrainte pendant un essai de recouvrance à longueur fixe pour la relier avec la déformation pendant un essai de recouvrance libre, ensuite nous avons comparé ce résultat avec une méthode directe originale que nous avons mise en place, en utilisant un échantillon témoin. Nous avons ainsi pu suivre l’évolution de la force motrice et la déformation relative à la recouvrance due à une stimulation thermique.

Shape-memory polymers (SMPs) are able to memorize a permanent macroscopic shape, to be fixed at a temporary deformed shape, and then later recover their original permanent shape upon application of an external stimulus. In this work, we are interested on the shape memory effect mechanism of polymers and their properties during successive cycles of shape memory tests. A part of this study is focused to establish a relationship between the shape memory effect and the properties memory effect. A second part of this work was dedicated to a new concept, the partial shape memory effect of shape memory effect of polymers. In this case, the polymer may recover only a portion of its original shape. This partial capacity has been improved and expanded through thermal stimulation by multi-cycle tests to become a total recovery capacity of the original shape. Finally, we studied the driving force responsible for the shape memory effect by establishing a relationship between the recovery rate and residual stresses introduced into the polymer during its deformation. We have followed the evolution of the stress recovery with a fixed length to establish its relationship with the deformation during a free recovery test. Then we compared this result with a direct method using a control sample attached to our shape memory polymer. We were able to monitor the driving force and deformation on the recovery due to thermal stimulation.