Il / Lui
Candidat au doctorat
Projet
Composites Vitrimères pour la prochaine génération de structures aéronautiques
Superviseur
Prof. Pascal Hubert
Avez-vous déjà pensé à ce qu'il advient d'un avion en fin de vie? Les matériaux composites sont de plus en plus adoptés dans l'aérospatiale en raison de leur résistance élevée et de leur faible poids, mais leur succès cache une vérité peu glorieuse : la majorité de ces matériaux composites ne sont pas recyclables, ce qui signifie que de nombreux composants d'avions sont destinés à la décharge. En dépit d'une législation de plus en plus contraignante, la durabilité des composites n'est toujours pas une priorité, l'accent étant mis d'abord sur les performances, alors que la durabilité reste une préoccupation secondaire.
Dans le cadre de mes recherches, je cherche à aborder la durabilité des composites dès le départ en concevant des matériaux composites de nouvelle génération utilisant des polymères vitrimères qui peuvent permettre une recyclabilité complète en fin de vie. Les vitrimères sont une nouvelle classe de polymères qui combinent les propriétés des thermodurcissables avec la possibilité de retraitement des thermoplastiques grâce à l'utilisation de ce que l'on appelle les « liaisons covalentes dynamiques » (DCB) (Figure 1), qui sont capables d'être rompues et reformées par l'application ou l'élimination de la chaleur.
Figure 1. Structure générale des polymères vitrimères.
(Left) Structure du réseau vitrimère, où des liaisons covalentes dynamiques peuvent être incorporées dans le squelette polymère ou réticulées. (À droite) Échange de liaisons dynamiques, qui est médié par la température (𝚫).
Pour fabriquer ces vitrimères, j'utilise des systèmes de résine thermodurcissable préexistants de qualité aérospatiale et je détermine des moyens simples de les transformer en matériaux vitrimères. Cela permet d'exploiter des méthodes de fabrication de composites préexistantes tout en obtenant des produits composites à base de vitrimères, ce qui simplifie leur adoption potentielle par l'industrie (Figure 2).
Figure 2. Fabrication de composites thermodurcissables/vitrimères par moulage par transfert de résine (RTM).
Pour mieux comprendre ces vitrimères dérivés de thermodurcissables, j'utilise d'abord des techniques de caractérisation thermomécanique à petite échelle (DSC, TGA, rhéologie) pour comprendre leurs propriétés et leur comportement. Cela alimente ensuite mon travail sur la fabrication de composites à base de vitrimères, où je cherche à ajuster les paramètres de traitement pour obtenir des stratifiés de vitrimères de haute qualité. Enfin, j'étudie les méthodes de recyclage de ces composites à base de vitrimère qui permettent de séparer et de récupérer à la fois les fibres et les matériaux de la matrice qui peuvent être utilisés dans la fabrication ultérieure de composites.
En réalisant ce travail, j'espère démontrer la facilité avec laquelle les polymères vitrimères peuvent être adoptés par l'industrie des composites, mais aussi comment ils libèrent le potentiel de circularité totale des produits composites.