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Vers des composites recyclables de nouvelle génération
Le projet PEPR RECYCOMP, avec la participation de l’Institut FEMTO-ST, développe des composites haute performance recyclables pour une économie circulaire.
Les composites, associant un renfort fibreux (carbone, verre, lin, etc.) et une matrice polymère, offrent légèreté et performance mécanique. Ces matériaux sont ainsi de plus en plus utilisés dans de nombreux secteurs industriels comme l’aéronautique, l’automobile, l’énergie ou le sport. Cependant, leur recyclage, à travers la séparation des constituants fibre/matrice, reste aujourd'hui un défi complexe, accentué par l’augmentation toujours plus forte des volumes de matière arrivant en fin de vie.
Dans le cadre du PEPR (Programmes et Équipements Prioritaires de Recherche) « Recyclage, Recyclabilité et Ré-utilisation des matières », le projet ciblé RECYCOMP (ANR-22-PERE-0005) a vocation à répondre à cet enjeu industriel et environnemental majeur en développant une nouvelle génération de matériaux composites à matrice organique recyclables sans compromis sur la performance mécanique. Réunissant neuf laboratoires de recherche à l’échelle nationale, ce projet, débuté en février 2023 pour une durée de quatre ans, explore deux voies innovantes : la solvolyse supercritique et l’extrusion bi-vis, en s’appuyant sur des pièces actuellement en fin de vie issues de pales d’éoliennes, de bateaux ou encore de structures sandwich du secteur automobile. En outre, le projet propose également de penser le processus de recyclage dès la conception du matériau. À titre d’exemple, des fibres de lin sont initialement fonctionnalisées en surface avec des oxydes de fer afin de leur conférer des propriétés magnétiques, permettant une opération de recyclage sélectif des constituants.
La contribution de l’Institut FEMTO-ST, à travers la thèse d’Adam LEVEZIEL, est de caractériser aux petites échelles les propriétés interfaciales des matériaux développés dans le projet RECYCOMP. En effet, l’interface fibre/matrice joue un rôle crucial sur la performance mécanique des composites. Pour cela, une démarche complète autour de l’essai de déchaussement de microgouttes sur fibre élémentaire a été menée. Cet essai consiste à mesurer, sur une fibre unique d’environ 10 à 20 µm de diamètre (plus fine qu’un cheveu), la force nécessaire pour détacher une microgoutte de résine polymère afin d’évaluer l’adhésion fibre/matrice dans un composite. En particulier, un dispositif in situ a été développé avec l’appui des plateformes MIMENTO, MIFHySTO et AMETISTE pour pouvoir réaliser cet essai dans un microtomographe à rayons X et ainsi observer, pour la première fois en temps réel, les mécanismes d’endommagement interfaciaux responsables de la rupture du composite. Les résultats obtenus permettent donc de mieux appréhender le comportement de l’interface fibre/matrice dans les matériaux développés dans le projet RECYCOMP.
À terme, ces travaux ouvrent la voie à la conception de matériaux plus durables, performants et plus facilement recyclables, répondant aux enjeux environnementaux et industriels de demain.
CONTACT : Florian BOUTENEL
Lire le numéro 168 du JEC COMPOSITES : https://digital-magazine.jeccomposites.com/
Lien sur le site web du PEPR : https://www.pepr-recyclage.fr/
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