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RÉSUMÉ
Les nanotubes de carbone sont de longs cylindres graphitiques de diamètre inférieur à 100 nm. Ils sont potentiellement des acteurs indispensables d’un renfort mécanique des composites. Cet article décrit le contexte de ces composites. Une première approche est ainsi proposée sur les nanotubes de carbone : leur structure, leur texture et leurs propriétés mécaniques sont explicitées. Un paragraphe est ensuite consacré aux composites à matrice polymère renforcée par des nanotubes (renforcement par fibres, effet de l’orientation, effets d’enchevêtrement, adhésion, etc). Pour terminer, les détails de la mise en oeuvre et quelques réalités expérimentales sont proposés.
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INTRODUCTION
Le terme « nanotubes de carbone » désigne de longs cylindres graphitiques de diamètre inférieur à 100 nm. Leur caractère unidimensionnel associé à la force des liaisons entre atomes de carbone leur confèrent, sur le plan théorique, des propriétés mécaniques si exceptionnelles qu'ils sont considérés, depuis leur découverte, comme le nec plus ultra des renforts pour matériaux composites.
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Les nanotubes de carbone
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2. Première approche
Il existe peu d'éléments chimiques utilisés sous forme solide dans leur état pur. Le carbone, sous sa forme diamant ou graphite, fait figure d'exception. La plupart des matériaux fonctionnels sont complexes, et on peut les classer très schématiquement en deux grandes familles : les alliages et les composites. On se reportera au dossier « Choix et usage des matériaux » pour une classification précise . Un alliage, au sens large du terme, est constitué de plusieurs éléments chimiques qui se mélangent intimement à l'échelle atomique pour donner de nouvelles propriétés. On sait aujourd'hui synthétiser toutes sortes d'alliages pour diverses applications. Un composite est « un assemblage » réussi de deux matériaux, généralement non miscibles, chacun apportant une fonctionnalité particulière. Ainsi, les composites à matrice polymère voient leurs propriétés mécaniques grandement améliorées par l'ajout de fibres de verre ou de carbone. Un matériau polymère isolant devient conducteur après ajout d'inclusions métalliques.
Lorsque la taille d'un des composants est de l'ordre du nanomètre, on parle de « nanomatériaux » ou de « nanocomposites » . Dans un nombre croissant de cas, il apparaît que l'utilisation de nanocomposants améliore nettement les propriétés. La plupart des matériaux naturels issus de l'ingénierie...
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Première approche
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BRÉCHET (Y.), ASHBY (M.F.), DUPEUX (M.), LOUCHET (F.) - Choix et usage des matériaux - [T 5 100]. Base documentaire « Conception et production » (1996).
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(3) - GLOAGUEN (J.-M.), LEFEBVRE (J.-M.) - Nanocomposites polymères/silicates en feuillets - Nanocomposites polymères/silicates en feuillets[NM 3 050]. Base documentaire « Nanotechnologies » (2007).
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(4) - BERGERET (A.), KRAWCZAK (P.) - Liaison renfort/matrice - [AM 5 305]. Base documentaire « Plastiques et Composites » (2006).
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(5) - GUILLON (D.) - Fibres de verre de renforcement - [A 2 110]. Base documentaire « Matériaux fonctionnels » (1995).
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