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Matériaux composites biosourcés

publié le , mis à jour le

Composites structuraux renforcés par des fibres naturelles

L’intérêt croissant de l’industrie pour les composites à fibre de lin vient de leurs capacités d’amortissement, plus élevées que celles des composites conventionnels (à fibre de carbone, de verre ou de kevlar), pour des propriétés spécifiques parfois équivalentes. Un composite à fibre de lin est un matériau multi-échelles par excellence. Il est constitué d’un réseau de faisceaux de fibres, éventuellement torsadées, enrobées dans une résine. La difficulté à réaliser des interfaces fibre/résine parfaites confère aux composites à fibre de lin un niveau de porosité non négligeable. Par ailleurs, les fibres et faisceaux de fibres de lin possèdent une très grande affinité avec l’eau, qui agit comme plastifiant. Les fibres sont multicouches et chaque couche est constituée de chaînes de cellulose, reliées entre-elles par des pectines et des hémicelluloses, l’ensemble forme une architecture complexe « en oignon » avec un cœur vide (le lumen).

Mesure des propriétés des fibres naturelles unitaires

L’origine des propriétés d’amortissement élevées des composites à fibre de lin est actuellement inconnue. Elle peut provenir des différentes échelles constituant le matériau : de celle de la micro-fibrille de cellulose, de l’ordre de 10 nanomètre, à celle des macro-porosités, de l’ordre du millimètre. La recherche de l’origine de l’amortissement apporté par les fibres de lin est l’un des axes de recherche de l’équipe Propriétés des Matériaux pour les Économies d’Énergie du CIMAP. Dans cette optique, un banc de mesure des modes de résonance des fibres végétales, par spectroscopie de résonance ultrasonore laser, a été mis au point en collaboration avec le LAUM (Laboratoire d’Acoustique de l’Université du Maine, UMR 6613 au Mans). En parallèle, des simulations de résonance des fibres isolées sont effectuées.

Résonance simulée pour une fibre de lin selon un mode de Rayleigh

Ingénierie des matériaux composites - Prix de l’innovation JEC 2010

Dans le cadre de sa collaboration avec les sociétés HUNSTMAN, LINEO NV et ARTENGO (filiale de Décathlon), les chercheurs du CIMAP-PM2E ont obtenu le 1er prix d’innovation du salon JEC Europe 2010, dans la catégorie matériaux bio-sourcés. Ce prix a récompensé cette collaboration multi-partenaire qui a conduit à la mise au point de la 1ère raquette de tennis intégrant des renforts composites bio-sourcés.

Nouvelles agro ressources pour panneaux de particules 100% biosourcés

Collaboration avec Hélène Lenormand, Angélique Mahieu, Nathalie Leblanc,
Unité Agri’terr (Agro-écologie des territoires), Esitpa (École d’ingénieurs en agriculture)
3 rue du tronquet, F-76134 Mont St Aignan cedex, France

L’agriculture française propose des ressources remarquables pas ou peu exploitées et pouvant être valorisées en agromatériaux. Cette étude propose une comparaison des propriétés de panneaux de particules agglomérées réalisés à partir de différentes agroressources : le bois, la chènevotte, les anas de lin, l’écorce de tige de tournesol et la paille de colza. Leur valorisation en tant qu’agromatériaux permettrait de diversifier les sources d’approvisionnement pour le type de panneaux étudié tout en apportant une source de revenus complémentaires aux agriculteurs.

Echantillons des quatre agro-ressources : chènevotte (a), anas de lin (b), écorce de tournesol (c) et la paille de colza (d).

Le but de cette étude est de comparer le potentiel de ces quatre agro-ressources, pour la réalisation de panneaux agglomérés, au travers l’étude de leurs propriétés physicochimiques. Les panneaux agglomérés sont conçus en thermocompressant de la matière végétale humide. Les mesures de conductivité thermique démontrent que les matériaux élaborés sont de bons isolants. Cette performance thermique est due à la caractéristique naturelle de ces matières végétales a être naturellement poreuse. Les mesures de sorption à la vapeur d’eau et de résistance mécanique des matériaux mettent en évidence que deux de ces quatre agro-ressources présentent des performances comparables voire supérieures à celle du matériau de référence élaboré avec des particules de bois et de colle UF.

Isothermes de sorption à 23°C de panneaux de particules 100% biosourcés
Isothermes de sorption à 23°C de panneaux de particules 100% biosourcés

Module d'élasticité de panneaux de particules 100% biosourcés
Module d’élasticité de panneaux de particules 100% biosourcés

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