Il y a quelques jours, Aniruddh Vashisth, professeur à l'Université de Washington, a publié un article dans la revue internationale de référence Carbon, affirmant avoir développé avec succès un nouveau type de matériau composite en fibre de carbone. Contrairement au PRFC traditionnel, irréparable une fois endommagé, les nouveaux matériaux peuvent être réparés à plusieurs reprises.
Tout en conservant les propriétés mécaniques des matériaux traditionnels, le nouveau PRFC présente un nouvel avantage : il peut être réparé à plusieurs reprises sous l'effet de la chaleur. La chaleur permet de réparer les dommages dus à la fatigue et peut également servir à décomposer le matériau lorsqu'il doit être recyclé en fin de cycle de vie. Le PRFC traditionnel n'étant pas recyclable, il est important de développer un nouveau matériau recyclable ou réparable par énergie thermique ou chauffage par radiofréquence.
Le professeur Vashisth a déclaré que la source de chaleur pouvait retarder indéfiniment le vieillissement du nouveau PRFC. À proprement parler, ce matériau devrait être appelé vitrimères renforcés de fibres de carbone (vPRFC). Le polymère de verre (vitrimères) est un nouveau type de matériau polymère combinant les avantages des thermoplastiques et des thermodurcissables, inventé par le scientifique français Ludwik Leibler en 2011. Le matériau vitrimères utilise un mécanisme d'échange de liaisons dynamique, capable d'effectuer un échange de liaisons chimiques réversible de manière dynamique sous l'effet de la chaleur, tout en conservant une structure réticulée dans son ensemble, de sorte que les polymères thermodurcissables peuvent s'auto-réparer et être retraités comme les polymères thermoplastiques.
En revanche, les matériaux composites à base de fibres de carbone sont des matériaux composites à matrice de résine renforcée de fibres de carbone (PRFC). On les distingue en deux types : thermodurcissables et thermoplastiques, selon la structure de la résine. Les composites thermodurcissables contiennent généralement de la résine époxy, dont les liaisons chimiques permettent de consolider durablement le matériau en un seul corps. Les composites thermoplastiques contiennent des résines thermoplastiques relativement souples qui peuvent être fondues et retraitées, mais cela affecte inévitablement la résistance et la rigidité du matériau.
Les liaisons chimiques du vCFRP peuvent être connectées, déconnectées et reconnectées pour obtenir un « milieu de gamme » entre les matériaux thermodurcissables et thermoplastiques. Les chercheurs du projet estiment que les vitrimères peuvent remplacer les résines thermodurcissables et éviter l'accumulation de composites thermodurcissables dans les décharges. Ils estiment que le vCFRP marquera une transition majeure des matériaux traditionnels vers les matériaux dynamiques, et aura de nombreuses répercussions sur le coût du cycle de vie, la fiabilité, la sécurité et la maintenance.
Actuellement, les pales d'éoliennes sont l'un des secteurs où le PRFC est le plus utilisé, et leur récupération a toujours été problématique. Après l'expiration de leur durée de vie, des milliers de pales hors d'usage ont été jetées dans des décharges, ce qui a eu un impact considérable sur l'environnement.
Si le vCFRP peut être utilisé pour la fabrication de pales, il peut être recyclé et réutilisé par simple chauffage. Même si la pale traitée ne peut être réparée et réutilisée, elle peut au moins être décomposée par la chaleur. Ce nouveau matériau transforme le cycle de vie linéaire des composites thermodurcissables en un cycle de vie cyclique, ce qui constituera un grand pas en avant vers le développement durable.
Si le vCFRP peut être utilisé pour la fabrication de pales, il peut être recyclé et réutilisé par simple chauffage. Même si la pale traitée ne peut être réparée et réutilisée, elle peut au moins être décomposée par la chaleur. Ce nouveau matériau transforme le cycle de vie linéaire des composites thermodurcissables en un cycle de vie cyclique, ce qui constituera un grand pas en avant vers le développement durable.
Date de publication : 9 novembre 2021
