Nanorenforcement des matériaux composites

Tige de bambou sous traction
Étudiant chercheur

Florent Gauvin, professionnel de recherche, génie civil

Résumé en français

Aujourd’hui, de nombreux matériaux ne sont pas utilisables dans les polymères à renfort de fibres (PRF) à cause leur faible durabilité, limitant leurs applications et leur faible interface avec les matrices polymères, réduisant considérablement leurs propriétés mécaniques. Ces phénomènes sont d’autant plus vrais avec les matériaux cellulosiques bio-sourcés, très hydrophiles. Cette étude porte sur le nanorenforcement de ces matériaux dans l’optique d’améliorer ces points cruciaux, permettant ainsi l’utilisation de matériaux innovants dans les PRF. Plusieurs types de nanoparticules, dispersées à l’interface ou dans la matrice, ont été utilisés. Différents traitements chimiques ont été réalisés sur les nanoparticules pour améliorer leurs affinités avec les résines polymères ou leur dispersion dans la matrice. Les phénomènes interfaciaux ont été explicités en moulant des PRF afin d’étudier les propriétés mécaniques des différentes conditions expérimentales. De plus, des études microstructurales ont permis de mettre en évidence l’interface après rupture pour caractériser la délamination des fibres. L’étude de la durabilité a été effectuée sur des résines pures et nanorenforcées. Plusieurs environnements (aqueux, alcalin) ont été simulés en laboratoire dans l’optique d’étudier la durabilité des nanocomposites face à ces derniers. Leurs propriétés mécaniques, thermiques ou barrières ont été caractérisées, mettant en évidence les bénéfices des nanorenforts sur ces propriétés. Les résultats préliminaires prouvent que le nanorenforcement à l’interface augmente les propriétés intrinsèques des fibres ainsi que leurs interfaces avec différentes matrices polymères. De plus, lorsque des nanoparticules sous forme de feuillets sont proprement dispersées dans la matrice, elles limitent la diffusion d’humidité au sein du matériau tout en stoppant l’hydrolyse de la matrice, augmentant considérablement la durabilité des ces matériaux.

Articles de journaux publiés/soumis et en préparation

Florent Gauvin, Patrice Cousin, Mathieu Robert. « Improvement of the Interphase Between Basalt Fibers and Vinylester by Nano-Reinforced Post-Sizing » Fibers and Polymers, (2015), Vol.16, No.2, 434-442.

Florent Gauvin, Mathieu Robert « Durability Study of Vinylester/Silicate Nanocomposites for Civil Engineering Applications » Polymer Degradation and Stability, (2015), Vol. 121, 359-368.

Florent Gauvin, Patrice Cousin, Mathieu Robert « Improvement of Polymer Nanocomposite Barrier properties with Graphene Oxide » (2016) Submitted Manuscript.

Florent Gauvin Clément Richard, Mathieu Robert « Modification of the interface in Bamboo Fibers/Bio-based Epoxy by Nano-Reinforced Coatings » (2016) Submitted Manuscript.

Articles de conférences avec acte

Mohammadreza Foruzanmehr, Florent Gauvin, Mathieu Robert. « Characterization Of Epoxy-resin Reinforced With TiO2 Modified Flax Fibers Composites » CAMX, October 13-16 (2014) Orlando, FL.

Florent Gauvin, Mathieu Robert. “Moisture Absorption And Chemical Degradation Study Of Modified Nanoclay Vinylester Nanocomposites” SAMPE, May 18-21 (2015) Baltimore, MD