Fibres naturelles de renfort pour matériaux composites

Un matériau composite se définit comme un arrangement de fibres – continu ou non – d'un matériau résistant, le renfort . Ces fibres sont noyées dans une matrice dont la résistance mécanique est beaucoup plus faible. La matrice leur conserve leur disposition géométrique et leur transmet les sollicitations auxquelles est soumise la pièce. La matrice (le liant) peut appartenir à la famille des polymères, des métaux ou des céramiques.

Dans ce dossier ne sont traitées que les fibres organiques et naturelles et les matériaux composites associés, matériaux utilisant un polymère comme matrice.

Sous le terme « fibres naturelles » se trouvent des fibres organiques, d'origine végétale (cellulosique) et animale (protéinique), et des fibres minérales telles que l'amiante (qui ne sont pas présentées).

L'utilisation de fibres naturelles comme renfort de matériaux composites se justifie pour :

• valoriser une ressource locale dans des pays peu industrialisés ;

• développer des matériaux et des technologies permettant de réduire les impacts sur l'environnement.

L'objectif n'est pas de faire un inventaire de toutes les fibres disponibles, mais de présenter les exemples les plus intéressants.

Il existe de nombreuses variétés de fibres naturelles, mais seules certaines présentent des propriétés mécaniques remarquables justifiant leur usage comme renfort de matériaux composites. On note que ces dernières ont un rôle structurel dans la nature. Par exemple, une tige de lin est renforcée par des fibres qui sont des tissus de soutien, elles présentent des performances mécaniques intéressantes compte tenu de leur fonction.

Les propriétés des différentes fibres naturelles organiques sont présentées, mais il faut rappeler que, du fait de leur caractère naturel, leurs performances sont dispersées. Il ne faut donc pas conclure hâtivement de la supériorité ou du manque d'intérêt de telle ou telle variété.

Les fibres végétales sont couramment utilisées car ce sont les fibres les plus disponibles. Leur structure complexe est assimilable à celle de matériaux composites renforcés par des fibrilles de cellulose disposées en hélice. Pour comprendre l'origine de leur comportement, il est nécessaire de connaître leur microstructure, présentée de manière simplifiée.

Les soies animales , bien que peu utilisées, présentent...