Combiner durabilité et amortissement des vibrations

Le défi

Les composites durables nécessitent des alternatives thermoplastiques aux thermodurcissables conventionnels, mais équilibrer les performances mécaniques avec les avantages environnementaux reste difficile. Les composites à fibres naturelles comme le lin offrent un excellent amortissement mais manquent de rigidité ; les composites en fibre de carbone apportent la résistance mais une mauvaise atténuation des vibrations. Les ingénieurs concevant des composants pour l’automobile, les articles de sport et les produits de consommation ont besoin de matériaux combinant durabilité et exigences spécifiques de performance mécanique et dynamique.

La solution

Cette recherche a combiné des fibres de lin et de carbone tissées avec une matrice de polyamide 11 biosourcé pour créer des biocomposites hybrides, étudiant systématiquement leurs propriétés d’impact, de traction et d’amortissement par rapport aux références en fibres pures. Les dommages mécaniques ont été étudiés par MEB et tomographie aux rayons X pour comprendre les mécanismes de rupture.

Les essais par excitation impulsionnelle ont caractérisé le comportement d’amortissement de toutes les formulations, mesurant comment l’hybridation des fibres affecte l’atténuation des vibrations. La technique a permis une comparaison directe des facteurs d’amortissement entre composites hybrides et mono-fibre, quantifiant les compromis entre rigidité, résistance et performance dynamique.

Résultats

L’hybridation a apporté des améliorations spectaculaires : un module supérieur de 233% et une résistance supérieure de 432% par rapport aux composites en lin pur, avec une déformation à rupture supérieure de 19% par rapport au carbone pur. La résistance à l’impact a montré des effets hybrides positifs avec des mécanismes d’endommagement combinés. Bien que l’amortissement hybride reste inférieur au lin pur, le facteur d’amortissement était supérieur de 20% à celui du carbone pur, démontrant qu’une hybridation stratégique peut capturer des avantages significatifs des fibres naturelles tout en atteignant des performances mécaniques de niveau carbone.