La soutenance de thèse d' Antoine DESIGAUX de l'équipe TIMC BIOMECA aura lieu mardi 27 juin à 10h sur le thème :

« Développement et caractérisation mécanique et structurale d'un élastomère anisotrope
renforcé par des microfibrilles de cellulose. »

 

Jury :

• Grégory CHAGNON, Professeur, Université Grenoble Alpes, Directeur de thèse
• Laurent HEUX Directeur de Recherche, Centre National de la Recherche Scientifique, Co-encadrant de thèse
• Sonia MOLINA-BOISSEAU, Maîtresse de Conférence, Université Grenoble Alpes, Co-encadrante de thèse
   
• Pierre Dumont, Professeur, Institut National des Sciences Appliquées de Lyon, Rapporteur
• Jean-Benoît Le Cam, Professeur, Université de Rennes, Rapporteur
• Frédéric Bossard, Professeur, Université Grenoble Alpes, Examinateur
• Marie Rebouah, Docteure en Sciences, Michelin, Examinatrice
• Matthieu Fumagalli, Maître de Conférence, Université Claude Bernard Lyon 1, Examinateur
• Yoshiharu Nishiyama, Directeur de Recherche, Centre National de la Recherche Scientifique, Examinateur

  Mots clés

Élastomères ; Anisotropie ; Cellulose ; Mécanique ; Structure ; Effet Mullins

  Résumé

Ce travail se place dans le cadre de la recherche sur le renforcement de matériaux élastomères avec des charges à facteur de forme élevé. Le but est d'orienter les charges renforçantes dans une direction pour obtenir des propriétés mécaniques anisotropes, afin de mieux comprendre la relation entre structure et propriétés mécaniques d'élastomères initialement anisotropes.
Les microfibrilles de cellulose (MFC) ont des caractéristiques particulièrement adaptées, c'est-à-dire, un module élastique élevé, deux dimensions de l'ordre du nanomètre, un facteur de forme ainsi qu'une surface spécifique élevés. Pour permettre la formation de liaisons fortes avec la matrice, un agent de couplage a été greffé à la surface des MFC. Les MFC greffées ont ensuite été incorporées dans une matrice Styrène Butadiène (SBR), et un protocole de fabrication a été développé afin d'orienter les MFC uniaxialement dans des films de SBR. Plusieurs taux de MFC entre 10 vol.% et 20 vol.% ont été utilisés. Des éprouvettes ont été découpées à 0° (INIT0), 45° (INIT45) et 90° (INIT90) par rapport à la direction principale d'orientation des MFC.
Des essais de traction ont mis en évidence un comportement hyper-viscoélastique, initialement anisotrope avec la présence d'une forte accommodation à l'effet Mullins. Une augmentation de la pente des courbes contrainte-déformation est observée plus les fibres sont initialement alignées vers la direction de traction. Conjointement, une diminution de la contrainte à rupture et déformation à rupture est constatée.
Les différentes orientations initiales de MFC ont également mis en évidence l'anisotropie de l'effet Mullins lors d'essais cycliques. Des mesures de diffraction de rayons X sous tension ont montré la rotation des MFC, initialement désalignées par rapport à la direction de traction, au cours de la déformation. Différents régimes de rotation des MFC ont été observés pour les différentes orientations initiales. En particulier, une rotation beaucoup plus importante a été observée pour les éprouvettes INIT90 que INIT45 et INIT0.