Lauréat de l’appel à projets Accélération@CNRS Ingénierie 2026, le projet exploratoire Thermovitricomp – porté par Laurent Farge – s’intéresse à un enjeu majeur pour les matériaux composites : comment les rendre plus facilement réparables afin de prolonger leur durée de vie ?
Les composites à base de fibres de carbone sont appréciés pour leur légèreté et leurs performances mécaniques. Mais lorsqu’ils sont endommagés, notamment par des microfissures ou des délaminages, leur réparation peut être complexe. L’objectif de Thermovitricomp est de développer des composites capables de « cicatriser » sous l’effet de la chaleur, sans avoir à refondre l’ensemble de la pièce.
Réparer grâce à des liaisons chimiques réversibles
Le projet repose sur une technologie particulière : la vitrimérisation du PBT, un thermoplastique utilisé comme matrice du composite. La vitrification introduit dans le matériau des liaisons chimiques dynamiques, capables de se réorganiser lorsqu’elles sont chauffées.
Concrètement, un recuit thermique contrôlé pourrait permettre au matériau de réorganiser localement sa structure et de refermer progressivement certains dommages, tout en conservant la forme globale de la pièce.
Un autre élément pourrait favoriser cette « cicatrisation » : l’interface entre les fibres de carbone et la matrice. Les fibres sont recouvertes d’un traitement de surface, appelé ensimage, qui comporte notamment des fonctions hydroxyles. Ces fonctions pourraient participer aux échanges chimiques avec la matrice vitrimérisée et ainsi favoriser la reconnexion de l’interface fibre/matrice lors de la réparation.
L’objectif est ainsi d’explorer la possibilité de réparer différents types d’endommagements, notamment les microfissures, les délaminages et les défauts de l’interface entre les fibres et la matrice.
Observer la réparation au cœur du matériau
Pour comprendre les mécanismes à l’œuvre, les chercheurs combineront essais mécaniques et analyses de l’endommagement.
Stéphane André et Laurent Farge – équipe « Rhéologie de matériaux solides nano/micro-structurés », pilotent cette partie du projet et préparent les expériences qui seront réalisées au synchrotron.
A leurs côtés, Quentin-Arthur Poutrel et Sandrine Hoppe – chercheurs CNRS au LRGP (partenaire principal du projet), apportent leur expertise en synthèse du PBT vitrimérisé et assurent la fabrication des composites.
Des expériences de diffusion de rayons X (SAXS/WAXS) sont envisagées sur le synchrotron SOLEIL en France ou au Swiss Light Source en Suisse. Ces techniques permettront d’observer les transformations de la structure du matériau pendant le processus de réparation, au plus près des mécanismes en jeu.
Vers des composites plus durables
D’une durée de 1 an, le projet Thermovitricomp vise à apporter les premières preuves de faisabilité d’une réparation thermique contrôlée des composites à fibres de carbone.
À plus long terme, cette approche pourrait contribuer au développement d’une nouvelle génération de composites légers, recyclables et réparables, avec des applications potentielles dans les transports et les structures durables.
En permettant de réparer plutôt que de remplacer une pièce endommagée, Thermovitricomp explore ainsi une piste prometteuse pour prolonger la durée de vie des matériaux composites et réduire leur impact environnemental.
