Vincent Schenk, doctorant à Softmat, a soutenu sa thèse sur les matériaux composites pour des applications aéronautiques

Vincent a réalisé ses recherches dans l'équipe P3R du laboratoire Softmat., en étroite collaboration avec l'IRT Saint Exupéry et l'Institut Clément Ader.

Le 1er décembre, il a soutenu sa thèse intitulée : "Matériaux composites hautes performances à matrices vitrimères pour applications aéronautiques"

L’industrie aéronautique utilise de plus en plus de composites à matrice thermodurcissable grâce à leurs propriétés remarquables et leur polyvalence. Néanmoins, cette classe de matériaux ne pouvant être recyclé aisément, pose un problème majeur quant à la transition de notre société vers une économie circulaire. Une nouvelle classe de matériaux, les vitrimères, possédant des propriétés similaires aux thermodurcissables aux températures de service mais pouvant être remis en forme et réparés à haute température grâce à leurs liaisons covalentes dynamiques apparait comme une bonne alternative.

Le travail mené s’intéresse plus particulièrement aux matrices vitrimères à haute température de transition vitreuse (Tg) pour des applications haute performance telles que des pièces structurelles aéronautiques, actuellement très peu étudiées dans la littérature. Il en va de même pour la production de composites vitrimères à l'aide de procédés de fabrication de composites industriels tels que le moulage par transfert de résine (RTM) et l'optimisation des paramètres de procédés pour les systèmes vitrimères.
Dans un premier temps, un vitrimère de haute Tg (>200 °C) a été formulé à partir de monomères commerciaux. L’étude de ses propriétés physico-chimiques, rhéologiques et cinétiques de réaction a conduit à l'élaboration du tout premier diagramme Temps-Température-Transformation pour un système vitrimère. Cette étude a permis d'optimiser les paramètres de procédés et les cycles de polymérisation pour implémentation dans un procédé RTM. Les propriétés vitrimères ont été mises en évidence par des expériences de relaxation de contraintes et de thermoformage. Cependant, certaines limitations ont été mise en lumière en raison de la fenêtre limitée de remise en forme entre la Tg et la température de dégradation. L’utilisation de cette matrice vitrimère dans la fabrication de matériaux composites par RTM a révélé une très bonne résistance mécanique et la conservation des propriétés mécaniques même après saturation en eau. Ce travail s’est également attaché à l'exploration des limites des composites vitrimères à très haute Tg avec l'étude des capacités de réparation et de thermoformage.

Pour lever ces limitations, une étude similaire a été conduite dans un deuxième temps sur une nouvelle matrice vitrimère de plus basse Tg. L’étude de ses propriétés a conduit à l’obtention d’un diagramme TTT similaire à la première approche. L’élargissement de la fenêtre de remise en forme entre la Tg et la température de dégradation a été bénéfique pour les propriétés vitrimères, donnant lieu à une capacité de thermoformage tout à fait convenable, et une efficacité totale de réparation après impact.

Highlights of the thesis:

Vincent a remporté le 1er prix du SAMPE France, puis a reçu une mention honorable lors du SAMPE Europe à Hambourg en 2022.

Félicitations à Vincent pour la qualité de son travail !