Synthèse, moulage et caractérisation de matériaux composites stratifiés à fibres naturelles

点击翻译按钮获取中文摘要

La recherche de matériaux légers a toujours été primordiale, notamment pour l'industrie du transport. Les composites à fibres naturelles (CFN) occupent actuellement une place importante en recherche. Les fibres naturelles sont biodégradables, à empreinte carbone négative, non abrasives pour l'usinage, peu coûteuses et aux propriétés intrinsèques (rapports module/densité et résistance/densité) supérieures à la fibre de verre. Le programme proposé consiste à poursuivre le développement de renforts unidirectionnels (UD) de lin à liant papier démarré en 2009. L'idée consiste à accoler une couche très poreuse de papier ou de mat à une couche de fils continus UD de lin par projection d'une suspension aqueuse de fibres courtes, suivi d'un essorage et séchage du renfort typique du procédé standard de fabrication du papier. En continu sur la surface du renfort, le papier permet de maintenir les fibres UD parallèles pour maximiser les propriétés mécaniques des pièces en évitant le désalignement localisé des fibres constaté entre deux coutures ou par ondulation du tissus dans les renforts commerciaux actuels. Bien qu'un renfort de lin UD-papier maximise les propriétés mécaniques des CFN, ceux-ci ont un comportement non-linéaire avec déformation permanente à faible niveau de déformation, limitant ainsi leur utilisation pour les pièces structurales. Pour y remédier, il est proposé de modifier chimiquement la surface des fibres par traitement de réticulation sélective (connu sous l'appellation de chimie click) entre les fibres du liant papier ou mat et les fibres UD. À très faible impact sur l'environnement (traitement biocompatible), ce traitement devrait permettre de créer un réseau homogène tridimensionnel de liens covalents fibre-fibre et fibre-matrice permettant d'augmenter la résistance et la plage de déformation linéaire-élastique initial du composite UD. L'objectif est d'obtenir un renfort peu coûteux, maximisant les propriétés élastiques et la résistance des CFN et facile à conformer et imprégner pour le moulage des pièces. Trois axes de recherche sont proposés: 1) Améliorer les propriétés mécaniques d'un composite UD par traitement de chimie click des fibres et de la matrice pour créer des liens chimiques forts (covalents) de type fibre-fibre et fibre-matrice, 2) Développer la capacité du renfort à se conformer à des géométries à simple et double courbure et 3) Étudier l'effet de la température, l'humidité et le vieillissement sur les propriétés mécaniques à court et long terme des CFN développés. Dans un contexte de développement durable, le programme générera des retombées dans trois secteurs industriels importants au Canada. Le secteur des matériaux composites, le secteur des pâtes et papiers par la fabrication éventuelle à haut volume des renforts proposés et le secteur agricole, le Canada étant le premier producteur mondial de lin oléagineux, source de fibres courtes peu coûteuse.