Étude et analyse des surfaces de polymères solides - Propriétés mécaniques et tribologiques

1 - Propriétés mécaniques superficielles

• 1.1 - Module d’élasticité et dureté
  Figure 1 - Procédure d’essai d’indentation instrumentée sur un polymère homogène Figure 2 - Effets de taille dans le polystyrène (PS) [3] Figure 3 - Effet de taille sur divers polymères [4]
• 1.2 - Identification de la rhéologie des films minces et des couches superficielles
• 1.3 - Identification des propriétés viscoélastiques
  Figure 4 - Modèle de la colonne de mesure d’un nanoindenteur Figure 5 - Détermination du module de conservation E’ et de perte E” de deux acrylates à partir des mesures de raideur en continu (CSM) (indenteur Berkovich). Comparaison avec les mesures DMTA [8] Figure 6 - Détermination du module de fluage J (t) de deux acrylates à partir d’essais d’indentation sphérique à force constante. Comparaison avec les courbes déduites des mesures en DMTA [8]

2 - Interactions normale et tangentielle avec un corps antagoniste

• 2.1 - Adhésion et adhérence
  Figure 7 - Effets dynamiques dans le contact plan de polyuréthane/sphère de verre [12] [13]
• 2.2 - Résistance à la rayure
  Figure 8 - Influence du demi-angle d’un cône de révolution sur la géométrie du sillon Figure 9 - Courbe contrainte – déformation du PC, de la résine CR39 et du vernis Oa10 (résine + nanoparticules de silice) identifiées à partir d’essais de nanoindentation [17] Tableau 1

3 - Propriétés tribologiques des polymères

• 3.1 - Caractérisation du frottement et de l’usure
  Figure 10 - Géométries et forces de contact entre deux corps solides en glissement
• 3.2 - Mécanismes de frottement et effet de la force normale
  Figure 11 - Évolution du coefficient de frottement avec la force normale P pour le glissement à la vitesse v = 0,1 mm/s de divers échantillons polymères à extrémité sphérique contre une surface plane d’acier [18]
• 3.3 - Influence du matériau
  Figure 12 - Comportement en traction du polyéthylène de haute densité (PEHD) et du polyéthylène de très haute masse molaire (UHMWPE) [5] Figure 13 - Modèle de formation d’un film de transfert de polytétrafluoroéthylène PTFE
• 3.4 - Influence de la vitesse de glissement et de la température
  Figure 14 - Exemple de courbe maîtresse obtenue pour le frottement d’élastomère [22]
• 3.5 - Effet de la rugosité
  Figure 15 - Évolution de la perte de cote par usure d’un polyéthylène en fonction de la rugosité de la pièce d’acier antagoniste [24]
• 3.6 - Effet de l’environnement
  Figure 16 - Volume d’usure par unité de longueur de glissement du polyéthersulfone (PES) frottant contre une pièce d’acier lisse (Ra = 0,12 µm) dans divers milieux liquides de solubilité différente [25]
• 3.7 - Effet de l’énergie dissipée (vitesse élevée)
  Figure 17 - Évolution en fonction de la force normale du volume d’usure par unité de longueur de glissement pour divers polymères [26]
• 3.8 - Diagrammes de conditions d’utilisation tribologique
  Figure 18 - Exemples de domaine d’utilisation tribologique de divers matériaux polymères ou composites pour une usure de 25 µm pour 100 h [27]

4 - Conclusion

5 - Glossaire