D5 Analyse Thermique Mécanique Dynamique (DMA)

Topique

Ce modèle mesure, par une analyse dynamique-mécanique, trois propriétés liées du composite : le module de conservation, le module de perte et le facteur de perte. Cette analyse applique une charge oscillante au composite et observe sa déformation en réponse à cette charge. La déformation résultante n'est pas exactement en phase avec la charge appliquée, mais présente un certain déphasage. Ce déphasage permet de séparer la réponse du matériau en deux composantes distinctes.

La composante de cette réponse en phase avec la charge appliquée définit le module de conservation et représente l'énergie élastique que le composite stocke et restitue à chaque cycle. La composante déphasée de 90° avec cette même charge définit le module de perte et représente l'énergie que le composite dissipe sous forme de chaleur à chaque cycle. La combinaison de ces deux composantes de réponse forme le module complexe, qui décrit entièrement la réponse dynamique du composite à la charge oscillante.

Le fait que ce module complexe soit composé du module de conservation et du module de perte nous permet de calculer le facteur de perte : le rapport entre l’énergie dissipée par le composé à chaque cycle et l’énergie qu’il stocke et restitue élastiquement. Un module de perte élevé par rapport au module de conservation se traduit par un facteur de perte élevé et un comportement plus visqueux du composé ; à l’inverse, un module de perte faible par rapport au module de conservation se traduit par un facteur de perte faible et un comportement plus élastique du composé.

La mesure de ce facteur de perte à différentes températures nous permet de déterminer la température de transition vitreuse de la matrice polymère au sein du composé : lorsque la température du composé augmente, le facteur de perte atteint un maximum à la température à laquelle la matrice polymère cesse de se comporter comme un solide rigide et commence à se comporter comme un matériau mou, car c’est précisément lors de cette transition que la matrice dissipe le plus d’énergie par cycle de charge. Le fait que ce pic de facteur de perte se produise à une température spécifique signifie que cette même température est considérée comme la température de transition vitreuse de la matrice.

Par conséquent, ce modèle, grâce à l'analyse dynamique et mécanique qui a permis son élaboration, détermine que la température de transition vitreuse est précisément la température de transition vitreuse effective de la matrice polymère, déjà décrite dans deux autres modèles de cet ensemble, mais mesurée au sein du composite assemblé et non dans la résine seule. Cette même température de transition vitreuse est précisément celle qui, selon un autre modèle de cet ensemble, diminue lorsque la matrice absorbe l'humidité et se plastifie sous l'effet de celle-ci.

ID:4426