Corrélations entre les propriétés mécaniques et la répartition des fibres au sein d’un biocomposite par imagerie par microscopie confocale à spectroscopie Raman Journées Jeunes Chercheurs – SFR Condorcet Antoine Gallos – Chaire ABI/AgroParisTech Florent Allais – Chaire ABI/AgroParisTech Johnny Beaugrand – UMR FARE INRA/URCA Gabriel Paës – UMR FARE INRA/URCA

2 Journées Jeunes Chercheur – SFR Condorcet, le à Reims Contexte de l’étude : valorisation d’agro-ressources I.Contexte de l’étude II.Imagerie par spectroscopie Raman III.Corrélations structure/propriétés IV.Conclusions et perspectives Projet FEDERATIF : « Synthèse de dérivés d’acide férulique pour le prétraitement de fibres lignocellulosiques avant extrusion » Schématisation des processus de décohésion et de fragmentation d’un faisceau de fibre Plastifier zones amorphesAugmenter décohésion et L/D Premiers travaux : amélioration propriétés mécaniques J. Bouajila, A. Limare, C. Joly, P. Dole Polymer Engineering and Science (2005) J. Bouajila, P. Dole, C. Joly, A. Limare Journal of Applied Polymer Science 102 (2006) J. Beaugrand, F. Berzin Journal of Applied Polymer Science (2013) Source de l’image Baley C. 2013

3 Journées Jeunes Chercheur – SFR Condorcet, le à Reims Contexte de l’étude : procédés et mise en œuvre des matériaux I.Contexte de l’étude II.Imagerie par spectroscopie Raman III.Corrélations structure/propriétés IV.Conclusions et perspectives Fibres de chanvre (5 mm) 30 % masse Polycaprolactone (PCL) 70 % masse Procédé d’extrusion : monovis / convoyage 100°C/100°C/100°C (T matière = 100°C) 25 rpm (t séjour < 2 min) 2 passages pour homogénéiser Procédé d’injection : 16 bars 45°C moule /130°C matière t séjour = 1 minutes

4 Journées Jeunes Chercheur – SFR Condorcet, le à Reims Imagerie par spectroscopie Raman I.Contexte de l’étude II.Imagerie par spectroscopie Raman III.Corrélations structure/propriétés IV.Conclusions et perspectives Théorie Réalité

5 Journées Jeunes Chercheur – SFR Condorcet, le à Reims Imagerie par spectroscopie Raman I.Contexte de l’étude II.Imagerie par spectroscopie Raman III.Corrélations structure/propriétés IV.Conclusions et perspectives Polycaprolactone (PCL) Fibres de chanvre

6 Journées Jeunes Chercheur – SFR Condorcet, le à Reims Imagerie par spectroscopie Raman I.Contexte de l’étude II.Imagerie par spectroscopie Raman III.Corrélations structure/propriétés IV.Conclusions et perspectives Coupe éprouvette de traction (plan YZ) Fibres orientées suivant le plan XY en surface des éprouvettes. Fibres orientées suivant l’axe X au niveau des coupes. Formation d’un réseau de fibres interconnectées avec l’augmentation du pourcentage massique 4.5 w% 7.1 w% 19.8 w% 22.5 w% Surface éprouvette de traction (plan XY) Polycaprolactone (PCL) Fibres de chanvre

7 Journées Jeunes Chercheur – SFR Condorcet, le à Reims Corrélations structure/propriétés I.Contexte de l’étude II.Imagerie par spectroscopie Raman III.Corrélations structure/propriétés IV.Conclusions et perspectives - Augmentation du module de Young cohérente avec l’augmentation du taux de fibre. - Différence très nette d’évolution entre la surface des éprouvettes et la coupe. Inflexion du module de Young se corrèle avec l’effet cœur/peau

8 Journées Jeunes Chercheur – SFR Condorcet, le à Reims Conclusions et perspectives I.Contexte de l’étude II.Imagerie par spectroscopie Raman III.Corrélations structure/propriétés IV.Conclusions et perspectives Réalisation de matériaux composites contenant des fibres lignocellulosiques Mesure de propriétés mécaniques (module de Young) Caractérisation de la structure par microscopie confocale à spectroscopie Raman Corrélations structure/propriétés Augmentation du module avec le taux de fibres Différences de structure entre la surface et le cœur (effet « cœur/peau ») Formation d’un réseau de fibres au-delà d’un certain pourcentage massique Perspectives : Analyse mathématique des données et rédaction en cours d’un article Application de la méthode pour caractériser d’autres composites (avec fibres prétraitées) Analyse du réseau fibreux par imagerie confocale à spectroscopie Raman

9 Journées Jeunes Chercheur – SFR Condorcet, le à Reims Merci de votre attention !