Tester les composites dans des conditions d'usage très difficiles
Les composites faits d'une matrice de polymères ont révolutionné l'aérospatiale car ils permettent de fabriquer des structures durables et qui économisent du carburant. Cependant, ils doivent être capables de fonctionner dans des environnements très difficiles comme des températures extrêmes et sous forte charge. Les esters cyanate représentent une catégorie relativement nouvelle de résines thermodurcissables. Par rapport aux systèmes à base de résines époxydes, ils ont moins tendance à absorber l'humidité et à former des micro-fissures surtout lorsqu'ils sont durcis. Le projet SPECIMEN (Study on the processing and the performance of cyanate ester composites towards the optimization for harsh service environments) a testé l'exposition à long terme d'esters cyanate à des environnements difficiles, ainsi que la dégradation de leurs propriétés. Le projet voulait rédiger des directives d'usage des composites à base d'esters cyanate, à haute température (de 200 à 250 degrés Celsius) et dans une humidité élevée. Cet objectif s'inscrit dans la stratégie de remplacer les alliages d'aluminium servant dans diverses structures primaires et secondaires, afin d'améliorer les performances. Les scientifiques ont analysé les performances requises, les propriétés des matériaux et les recommandations des fournisseurs, puis sélectionné deux types de matériaux pour les étudier plus avant. Il s'agissait de polymères renforcés de fibres de verre (GFRP) et traités en autoclave, ou renforcés de fibres de carbone (CFRP) et moulés par transfert de résine. Les scientifiques ont ensuite défini un plan de test pour déterminer la procédure de vieillissement, et une campagne de test afin de vérifier l'adéquation des matériaux choisis. En outre, ils ont établi les processus de production pour les deux types de matériaux, et optimisé les processus de fabrication. Ils ont aussi défini un nouveau processus de base, impliquant un catalyseur et la polymérisation. Après le travail d'optimisation et à partir des données des tests et des analyses, l'équipe de SPECIMEN a défini une méthodologie complète pour étudier le comportement de dégradation. La méthodologie, basée sur des tests de vieillissement accéléré, a permis de mieux comprendre les divers mécanismes de dégradation lors du fonctionnement à hautes températures. Le projet SPECIMEN a approfondi la compréhension de la dégradation des esters cyanate dans des environnements difficile, à l'aide de procédures sophistiquées de test et d'analyse des matériaux, accompagnées de protocoles optimisés de fabrication. Ses travaux devraient aider le secteur de l'aérospatiale à mieux comprendre le comportement de ces matériaux durant toutes les phases du cycle de vie d'un avion: conception, fabrication, service, maintenance et mise hors service.
Mots‑clés
Ester cyanate, composites à matrice de polymères, aérospatiale, environnements extrêmes, mécanismes de dégradation
