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LGP2, un pôle de recherche innovant
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Modification de fibres de lin pour le développement de biocomposites

Publié le 2 février 2021
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Soutenance 10 décembre 2020

Estelle Doineau, doctorante du LGP2, a soutenu sa thèse : "Modification de fibres de lin par des nanocristaux de cellulose et du xyloglucane pour le développement de composites hiérarchiques".

Cette thèse de doctorat de l'École Nationale Supérieure des Mines d'Alès (IMT Mines Alès) a été préparée sous la direction du Professeur Jean-Charles Bénézet (IMT Mines Alès) et de Julien Bras, Maître de Conférences HDR (Grenoble INP-Pagora / LGP2), et le co-encadrement de Nicolas Le Moigne, Enseignant-chercheur (IMT Mines Alès) et de Bernard Cathala, Directeur de Recherche, INRAe Nantes.

Estelle Doineau a présenté les résultats de sa recherche intitulée Modification de fibres de lin par des nanocristaux de cellulose et du xyloglucane pour le développement de composites hiérarchiques.

Ce travail de thèse vise à développer un traitement de surface de fibres de lin pour l’amélioration des propriétés mécaniques de biocomposites à matrice polymère et renforts en lin.

Cette modification de surface s’inspire des structures hiérarchiques présentes dans les systèmes biologiques (os, nacre ou bois), constitués de nano-objets permettant un meilleur transfert de charges dans ces matériaux. Cette présence d’objets de dimensions nanométriques permet notamment d’atteindre des valeurs de contrainte et ténacité élevées et de limiter la propagation de fissures.

Dans ces travaux de recherche, des produits dérivés de la biomasse ligno-cellulosique, à savoir les nanocristaux de cellulose (CNC) et le xyloglucane (XG), ont été choisis pour leurs propriétés et leur affinité mutuelle afin de créer des fibres de lin hiérarchiques. Dans un premier temps, l’adsorption de XG et CNC sur les fibres de lin a pu être localisée et quantifiée grâce à des marqueurs fluorescents. De plus, des mesures de force d’adhésion en microscopie à force atomique ont révélé la création d’un réseau extensible XG/CNC sur la surface de la fibre. Par la suite, deux voies ont été proposées avec l’élaboration de biocomposites thermoplastiques (polypropylène/fibres de lin) et thermodurcissables (résine époxy/tissu de lin) utilisant ces fibres nanostructurées. Dans les deux cas, une augmentation du travail à la rupture a été mesurée en micro-tractions et/ou tractions uniaxiales, permettant une plus grande dissipation de l’énergie lors de la rupture.  

L’ensemble de ces travaux a permis d’évaluer le potentiel de différents renforts en lin hiérarchiques (tissu unidirectionnel ou fibres courtes) pour le développement de biocomposites structuraux avec un focus fait sur la zone d’interphase fibre / matrice.
 
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mise à jour le 2 février 2021

Université Grenoble Alpes