Mechanical behavior of polyurea nanocomposites doped with nanoparticles - DUMAS - Dépôt Universitaire de Mémoires Après Soutenance
Mémoires Année : 2010

Mechanical behavior of polyurea nanocomposites doped with nanoparticles

Résumé

Recently, carbon nanotubes and graphene nanoplatelets have attracted both academic and industrial interest because of their capacity to produce a dramatic improvement in properties at very low filler content. In this work, we focused on experimental studies and computational modeling of polymer nanocomposites intended for passive protection of civil structures. The material considered in this study consisted of a polyurea matrix enhanced by different quantities of nanoparticles. Different renforts and matrixes have been used to fabricate nanoparticles polymer nanocomposites by a range of methods. Several tensile tests were performed to evaluate and characterize the behavior of the studied materials in order to choose the appropriate manufacturing protocol and the suitable enhancement. Furthermore, a finite elements model was achieved The main goal of this study was to achieve a parametric determination of the tested materials in order to find a general model. The manufacturing protocol study had led to an ultrasonic dispersion of the nanoparticles instead of a mechanical stirring. Degrading the properties of the initial material, the mechanical mixing method does not disaggregate the nanoparticles, which is an important factor in the nanoreinforcement. The results indicate that an arbitrary amount of carbon nanotubes and graphene nanoplatelets may result in suboptimal performance and more specifically 0.5% in weight of carbon nanotubes and 2% in weight of graphene nanoplatelets yield the best mechanical performance in each nanocomposite family. However, comparing these two optimums, the graphene nanoplatelets doped material leads to the best performance
Récemment, les nanotubes de carbone ainsi que les nanoplaquettes de graphène ont attiré à la fois universitaires et industriels en raison de leur capacité à apporter une amélioration spectaculaire des propriétés du composite. Au cours de cette étude, nous nous sommes concentrés sur des études expérimentales et informatiques des nanocomposites à base de polymères destinés à la protection passive des structures de génie civil. Le matériau considéré dans cette étude était constitué d'une matrice polyuréthane renforcée par différentes quantités de nanoparticules. Suivant différentes méthodes, différents renforts et matrices ont été utilisées pour la fabrication des nanocomposites. Plusieurs essais de traction ont été réalisés pour évaluer et caractériser le comportement des matériaux étudiés afin de choisir le protocole de fabrication approprié. En outre, un modèle éléments finis a été développé afin de parvenir à une détermination des paramètres relatifs aux matériaux testés dans le but de trouver un modèle général. L'étude du protocole de fabrication a conduit à une dispersion des nanoparticules par ultrasons plutôt qu'une agitation mécanique. Dégradants les propriétés de la matrice, la méthode de brassage mécanique ne répartit pas les nanoparticules, ce qui est un facteur important dans la nanorenforcement. Les résultats de cette étude indiquent qu'une quantité précise de nanotubes de carbone ou de nanoplaquettes de graphène pourrait entraîner une performance optimale. En effet, 0,5 % de nanotubes de carbone et 2 % de nanoplaquettes de graphène permettent d'obtenir les meilleures performances mécaniques. Toutefois, comparant ces deux optimums, les nanoplaquettes de graphène donnent les meilleures performances.
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Dates et versions

dumas-00578094 , version 1 (18-03-2011)

Identifiants

  • HAL Id : dumas-00578094 , version 1

Citer

Émilien Billaudeau. Mechanical behavior of polyurea nanocomposites doped with nanoparticles. Materials. 2010. ⟨dumas-00578094⟩
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