• Réduire le texte

    Réduire le texte
  • Rétablir taille du texte

    Rétablir taille du texte
  • Augmenter le texte

    Augmenter le texte
  • Imprimer

    Imprimer

Mélanges plastifiés à base de biopolymères

La taille d’un élément représentatif garantit la stabilité de leurs propriétés mécaniques.

Eléments représentatifs dans les mélanges à base de biopolymères plastifiés par les liquides ioniques. © BIA
Publié le 04/09/2017

En chimie des matériaux, la fabrication de structures composites de haute performance repose sur la capacité à faire réagir les matériaux dans le mélange pour évider leur séparation, c’est la compatibilisation. Cette comptabilisation entre phases est un sujet de recherche majeur dans l’ingénierie des composites car elle garantit la performance et la durabilité des structures. Elle est, de ce fait, un critère important dans la mise en œuvre de matériaux biosourcés. Elle se traduit par des effets sur la microstructure induite et surtout la nature de l’interface entre les phases qui constitue souvent le maillon faible de la performance.

Dans l'étude, les liquides ioniques (sels liquides à température ambiante) sont explorés comme comptabilisants et plastifiants verts dans les mélanges de biopolymères du maïs (amidon-zéine). La notion d’élément représentatif est explorée pour étudier l’effet de plastifiants comme l’acétate de cholinium, la glycéline, la réline et le glycérol sur la microstructure induite et la performance mécanique des mélanges plastifiés à base d’amidon. La microscopie confocale à balayage laser et le calcul numérique à base d’éléments finis sont utilisés pour comparer la représentativité des microstructures imagées et les prédictions du comportement mécanique.

L’analyse microstructurale révèle que les mélanges amidon-zéine étudiés peuvent être considérés comme homogènes au-delà d’une centaines de microns. Cette dimension caractéristique est appelée taille de l’élément représentatif géométrique. En dessous de cette taille, l’hétérogénéité microstructurale des mélanges dépend de la nature du plastifiant utilisé. Ces mêmes plastifiants classent le comportement mécanique des mélanges d’amidon-zéine en deux familles : plastique (leur déformation est irréversible)  et hyper-élastique (leur déformation est réversible). Le calcul numérique démontre également l’existence d’un élément représentatif mécanique dont la taille sub-millimétrique garantit la stabilité des propriétés mécaniques des mélanges à base de biopolymères.

Le contraste en propriétés obtenu par l’utilisation de différents types de liquides ioniques laisse entrevoir un rôle critique de ces derniers dans les mécanismes d’adhésion aux interfaces. Ces résultats démontrent également le potentiel des mélanges à base de biopolymères à offrir un large spectre de performance pour les envisager comme alternatives aux polymères synthétiques.

Partenaires : Ce travail est réalisé dans le cadre du projet LIMPONAN (Liquides Ioniques et Matériaux Polymères Naturels Novateurs), soutenu par la Région des Pays de la Loire dans le cadre des Paris Scientifiques Régionaux. Ce projet associe différents laboratoires ligériens dont l’unité de recherches Biopolymères, Interactions et Assemblages (BIA) de l'Inra et le laboratoire de Génie des procédés – environnement –agroalimentaire (GEPEA UMR 6144) à Nantes.

Publication associée : Favero, J., Belhabib, S., Guessasma, S., Decaen, P., Reguerre, A.L., Lourdin, D., Leroy, E., 2017. On the representative elementary size concept to evaluate the compatibilisation of a plasticised biopolymer blend. Carbohyd Polym 172, 120-129.

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

Département(s) associé(s) :
Caractérisation et élaboration des produits issus de l’agriculture
Centre(s) associé(s) :
Pays de la Loire