Optimisation des propriétés de mémoire de forme de l’amidon : rôle des procédés thermomécaniques et apport de l’introduction de nanocharges.

Thèse de doctorat en Sciences pour l’Ingénieur, Génie des procédés.

Sous la direction de Eric Leroy et de Denis Lourdin.

Soutenue à Nantes le 27 Novembre 2013, par Gildas Coativy.

 

 
coativy_gildas_2013
Mini-bio
Gildas Coativy est né en 1987 à Moulins. Après deux années de cours préparatoires (PCSI et PC) à Amiens, il intègre l’école d’ingénieurs Polytech’Lille en Science des Matériaux. En 2009 il effectue, en parallèle de ses études d’ingénieur, un Master 2 Recherche PVIR (Procédés, Valorisation, Innovation et Recherche) à l’USTL (Université des Sciences et Technologies de Lille). En 2010, il obtient le diplôme d’ingénieur de Polytech’Lille en Science des Matériaux et le Master 2 Recherche PVIR. En octobre 2010, il intègre le laboratoire GEPEA en tant que doctorant. Il est encadré par Eric Leroy (GEPEA) et Denis Lourdin (INRA de Nantes), sa thématique de recherche est la suivante : « Elaboration de nanobiocomposites (à base d’amidon) à mémoire de forme par extrusion bi-vis ».
 

 

 

Résumé

L’amidon amorphe possède des propriétés de mémoire de forme : une fois déformé à chaud puis refroidi, il peut recouvrer sa forme initiale lors du passage de la transition vitreuse par chauffage ou par absorption d’eau. L’objectif principal de ce travail était d’améliorer les performances mécaniques du matériau lors de la recouvrance de forme. Deux approches ont été étudiées : l’optimisation de la mise en forme du matériau à chaud et l’introduction de nanocharges lamellaires (montmorillonites) dans la matrice par extrusion bi-vis. Le développement de procédés modèles et de méthodes spécifiques de caractérisation, structurale et thermomécanique, a permis l’optimisation de l’élaboration des matériaux et une meilleure compréhension des mécanismes à l’origine de la mémoire de forme et de la contrainte de relaxation. Des composites contenant entre 1 et 10% de nanocharges ont été élaborés à l’aide d’un micromélangeur bi-vis permettant la simulation du procédé d’extrusion. Les meilleurs états de dispersion ont été obtenus sans ajout de surfactant, l’amidon cationique utilisé induisant une agrégation des nanocharges. Les bionanocomposites obtenus présentent une amélioration significative des performances mécaniques sans altération des propriétés de mémoire de forme et avec une amélioration de la contrainte de relaxation. Toutefois un ralentissement de la cinétique de recouvrance de forme est observé, qui pourrait être lié à une modification de la dynamique macromoléculaire en présence des nanocharges, détectée par calorimétrie et par analyse thermomécanique dynamique.

 

Lien vers le document