Des nanocomposites à base de carbone
Les composites (qui se composent de différents matériaux ayant des limites claires entre eux) sont des éléments fondamentaux des composants structuraux à la fois légers et très solides qui sont destinés au secteur des transports. Ces composites sont généralement constitués d'une matrice de résine intégrant des matériaux de renforcement. Entre autres matériaux, la fibre de verre est la plus connue et des fibres de carbone de différentes formes sont aussi des matériaux de renforcement importants. Avec l'avènement des nanotechnologies, les nanocharges telles que les nanotubes de carbone jouent un rôle de plus en plus important pour la mise au point de nouveaux matériaux composites multifonctionnels. Les scientifiques qui travaillent sur le projet BME CLEAN SKY 032 financé par l'UE emploient des nanotubes de carbone dans la matrice de résine époxy (polymère) et les renforts des fibres de carbone. Ce projet vise à produire des composants aéronautiques présentant de meilleures performances mécaniques, électriques et thermiques. Le traitement de ces matériaux complexes n'est pas simple. Les chercheurs se sont concentrés sur une technique de mélange-maître en trois étapes pour disperser les nanotubes de carbone dans la matrice de résine époxy. Le mélange-maître fait référence à des polymères sous forme de granules plutôt que sous forme de liquide, de poudre ou de pâte. Ces granules permettent une dispersion uniforme et augmentent la stabilité du processus. Les chercheurs ont utilisé l'électro-filage pour former des fils de nanofibres de carbone renforcés par des nanotubes de carbone afin de renforcer de manière quasi-unidirectionnelle une matrice hybride époxy-nanotubes de carbone. Les échantillons stratifiés préparés ont ensuite été testés et caractérisés. Les nanotubes de carbone multiparois constituaient des renforts très efficace de la matrice époxy, aussi bien avec des fibres de carbone classiques que sans. Le procédé de mélange-maître a permis d'obtenir une excellente dispersion des nanotubes de carbone multiparois dans les matrices époxy. Cela devrait permettre de faciliter la production des bandes de résine époxy prêtes-à-l'emploi contenant des nanotubes de carbone multiparois (préimprégnées de fibres de renforcement). En outre, la méthode de carbonisation mise au point pour produire les nanofibres de carbone était beaucoup plus rapide et plus rentable que les méthodes de production classiques. Les nanofibres de carbone chargées en nanotubes de carbone ont démontré une excellente conductivité, une meilleure stabilité et des propriétés mécaniques améliorées. Le projet BME CLEAN SKY 032 a contribué à la mise au point d'un certain nombre de matériaux et de techniques de traitement d'importance qui devraient être d'un grand intérêt pour les fabricants de composites. Les paramètres nécessaires à la production industrielle ont été déterminés et la commercialisation devrait permettre de favoriser l'élaboration de nouveaux composants améliorés dans un avenir proche.
