Modélisation thermodynamique
Liaison renfort/matrice - Modélisation de l’interface

Appliqués aux phénomènes de collage en général, les modèles thermodynamiques ne postulent pas l’existence d’une phase intermédiaire dotée de caractéristiques spécifiques mais admettent seulement l’existence d’interactions superficielles. La solidité de la liaison dépend de l’intensité de ces dernières, qui peut être calculée, pour le renfort et la matrice, à partir des diverses contributions à l’énergie de surface : forces dispersives, forces polaires, interactions acido-basiques, toutes quantités susceptibles de mesure.

La pertinence de l’approche thermodynamique est illustrée par l’effet des traitements de surface des fibres de carbone : une relation existe entre le paramètre calculé à partir des interactions acido-basiques et la contrainte de cisaillement (mesurée par un essai de fragmentation sur monofilament) des systèmes carbone/époxy [127], ou encore entre l’énergie réversible d’adhésion et la contrainte de flexion transversale de composites unidirectionnels carbone/polyéther-éther-cétone [128].

Dans le cas de composites verre/thermoplastique toutefois, l’analyse en termes d’énergie d’adhésion n’est plus valable, vraisemblablement en raison de la présence d’un ensimage qui interdit aux surfaces d’être en contact direct. L’application des idées précédentes n’est pas satisfaisante non plus pour les composites carbone/thermoplastique [129]. Une tentative de généralisation a été présentée cependant par Gutowski [130], qui a montré que la résistance interfaciale décrit toujours une courbe maîtresse en fonction du rapport des énergies superficielles du renfort et de la matrice, un optimum étant noté lorsque ce rapport vaut 1 (figure 4).