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Nanocomposites à nanocharges lamellairesArticle de référence | Réf : N2615 v1
Auteur(s) : Jean-Michel GLOAGUEN, Jean-Marc LEFEBVRE
Date de publication : 10 janv. 2007
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Le terme de nanocomposite décrit un matériau biphasé dont la phase de renfort présente une dispersion de taille nanométrique. La matrice peut être métallique, céramique ou polymère ; dans le cadre de ce dossier, seul le dernier type sera considéré. D’un point de vue général, il est couramment admis de classer les nanocomposites suivant le facteur de forme de la charge incorporée (rapport entre la longueur et l’épaisseur ou le diamètre). Le tableau 1 résume les dimensions caractéristiques des principales charges utilisées.
Il est ainsi possible de distinguer les nanocomposites à renforts lamellaires, fibrillaires, tubulaires, sphériques et autres.
Le facteur de forme est le paramètre clé. Pour des valeurs comprises entre 50 à 2 000, les surfaces spécifiques sont de l’ordre de 750 à 800 m2/g dans le cas de renforts lamellaires. Ainsi, l’effet renforçateur des nanoparticules est non seulement lié à leur facteur de forme, mais aussi aux interactions matrice – particule qui en résultent. En faisant abstraction de la géométrie du renfort, un facteur de forme de 500 assure un effet renforçateur équivalent à un composite à fibres longues. En outre, lorsque leur fraction volumique est supérieure à une fraction volumique critique φ m , des interactions fortes entre renforts apparaissent.
pour une géométrie de type disque et un facteur de forme de 500, la fraction critique φ m est de 0,032 % (pour une géométrie en bâtonnet φ m = 0,004 %).
Ces fortes interactions entre charges anisotropes peuvent expliquer l’amélioration globale des propriétés physiques et chimiques des nanocomposites et ce dès les très faibles taux de renforts .
D’un point de vue général, le facteur de forme est le paramètre pertinent pour différencier les différents types de nanocomposites suivant leurs propriétés. Dans l’espoir d’une amélioration des propriétés mécaniques et barrière, des renforts fortement anisotropes...
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