Nanocomposites base polymère, renforcés par des particules rigides

Polymeric nanocomposites reinforced by stiff particles

¹ GEMPPM, UMR INSA-CNRS, 5510, 69621 Villeurbanne Cedex, France
² LMS, UMR 7649, École polytechnique, 91128 Palaiseau Cedex, France
³ GPM2, UMR INPG-CNRS, BP 46, 38402 Saint Martin d'Hères, France

Auteur de correspondance : jean-yves.cavaille@insa-lyon.fr

Reçu : 10 Juin 2003
Accepté : 7 Novembre 2003

Résumé

Les matériaux composites à base polymère montrent, dans certains cas, des comportements mécaniques spécifiques lorsque la taille des renforts particulaires rigides devient nanométrique. Il semble que cette particularité provienne du fait que les distances inter-particulaires moyennes sont alors comparables aux dimensions caractéristiques des chaînes polymères. On observe parfois des effets de renfort beaucoup plus importants que pour des composites classiques qui peuvent être attribués à l'existence de réseaux particule/macromolécule/particule ou encore de réseaux rigides de particules. Dans cette courte revue, l'effet du facteur de forme, de la fraction volumique et du procédé de mise en oeuvre sont discutés, ainsi que l'état de l'art en ce qui concerne la modélisation dans les domaines linéaire et non linéaire.

Abstract

Polymer based composite materials, often exhibit specific mechanical behaviors when the size of particulate fillers is in the nanometric range. It seems that this specificity could be related to the fact that in this case, the average distance between the filler surfaces has the same order of magnitude than the characteristic macromolecules dimensions, such as the coil diameter, etc. Above the glass transition temperature Tg, these materials display sometimes a much larger reinforcement effect than for classical composites. This can be related to the existence of networks involving either particle/macromolecules/particle or direct particle/particle interactions. In this brief review, the effect of (i) filler shape factor and volume fraction, and (ii) the processing methods are discussed through several examples, as well as some information about modeling aspects, both under linear and non linear conditions.