Anh Tuan LE.png, par jfages

Soutenance de thèse d'Anh Tuan Le

Institut Clément Ader-Albi UMR CNRS 5312
Génie mécanique, mécanique des matériaux

sur "Élaboration et caractérisation du comportement mécanique de composites stratifiés à matrice organique avec tapis de nanotubes verticalement alignés"

Vendredi 17 décembre à 10h00

à IMT Mines Albi

 

Composition du jury

• M. Thierry CUTARD : IMT Mines Albi - Directeur de thèse
• M. Samuel RIVALLANT : ISAE SUPAERO - Co-directeur de thèse
• M. Quentin GOVIGNON : IMT Mines Albi - Examinateur
• M. Pascal REYNAUD : INSA Lyon - Rapporteur
• M. Sébastien COMAS-CARDONA : Ecole Centrale de Nantes - Rapporteur
• M. Eric MARTIN : l’ENSEEIRB MATMECA - Examinateur
• Mme Monica PUCCI : IMT Mines Alès - Examinatrice
• M. Mathieu PINAULT : CEA Saclay - Examinateur

Résumé

Les matériaux composites à matrice organique et à fibres longues occupent une place grandissante dans des applications structurales, notamment dans les domaines de l’aéronautique et du spatial. Ces matériaux présentent en effet un ensemble d’atouts tels qu’une bonne résistance à la corrosion, une faible masse volumique et de bonnes propriétés mécaniques. Néanmoins certaines propriétés restent à améliorer comme la résistance au délaminage, notamment critique pour des sollicitations d’impact. Le travail de thèse est réalisé dans le cadre du projet collaboratif FUI ATIHS (Amélioration de la Tenue des structures satellites aux Impacts Hypervitesse de débris Spatiaux). Il porte sur l’incorporation de tapis de nanotubes de carbone verticalement alignés, ou tapis de VACNTs (Vertically Aligned Carbon Nanotubes) dans un composite à matrice organique à fibres longues de carbone dans l’objectif de développer un nouveau matériau composite aux propriétés mécaniques améliorées pour des sollicitations statiques et à l’impact. Une première partie du travail de thèse est consacrée au développement et à la mise en œuvre du procédé d’élaboration d’un nouveau matériau composite stratifié en plaçant des tapis de nanotubes aux interplis. Il s’agit en premier lieu de maîtriser le transfert des tapis de VACNTs sur un pré-imprégné M55J-M18, par montée capillaire partielle de la résine puis séparation du substrat de croissance des VACNTs. Dans un deuxième temps, il s’agit de consolider le composite stratifié en conservant la morphologie initiale des VACNTs et en évitant la formation de porosité. Par des observations de l’échelle microscopique à l’échelle macroscopique, le travail a permis une identification de paramètres procédé répondant à ces objectifs et une meilleure compréhension des mécanismes mis en jeu. Après une étape de mise au point réalisée à petite échelle, le procédé d’élaboration du nouveau composite a été validé à une échelle permettant d’envisager des applications structurales. Une deuxième partie du travail concerne l’étude du comportement mécanique du nouveau matériau composite sous différents types d’essais statiques, notamment ceux sollicitant les interfaces. La démarche est basée sur une comparaison avec le matériau de référence non renforcé. Elle couple des analyses des résultats d’essais mécaniques et d’observations microstructurales à différentes échelles. Elle permet à nouveau une meilleure compréhension des mécanismes d’endommagement. Des déplacements des zones d’endommagement ont été constatés du fait de l’introduction des VACNTs aux interplis, ce qui permet de dégager des perspectives pour la poursuite du développement de composites renforcés de nanotubes de carbone.

Mots-clés

Nanotubes de carbone, Élaboration, Matériaux composites, Caractérisation, Comportement mécanique, Microstructure.