Matériaux aux vibrations contrôlées

Les matériaux à mémoire de forme sont capables, après avoir subi une déformation qui leur est imposée, de reprendre leur allure initiale dès lors qu’ils ne sont plus soumis aux contraintes exercées. Un tour de force que tous les polymères, du bois au plastique, sont susceptibles de réaliser grâce à leurs propriétés intrinsèques, et dont la découverte date du milieu du siècle dernier.

Les matériaux à mémoire de forme ont d’autres cordes à leur arc, comme celle de contrôler les vibrations à certaines conditions de température. Lors de son travail de thèse au département Mécanique appliquée de l’Institut FEMTO-ST, Pauline Butaud a réussi à caractériser cette faculté et à en faire la démonstration. Sa recherche vient d’être récompensée par une bourse L’Oréal-UNESCO « Pour les femmes et la science » 2015.

Mémoire de forme et bonne température
« Tous les matériaux vibrent, se cassent, s’endommagent ou font du bruit, explique la jeune chercheuse. Les matériaux à mémoire de forme présentent la particularité de dissiper cette énergie vibratoire lorsqu’ils sont chauffés à une température donnée. » Voilà pour le principe. Encore faut-il déterminer la température idéale. Pauline Butaud en a trouvé toute une fourchette qui, de 20 à 90°C, neutralisent toute vibration dans un matériau plastique baptisé tBA/PEGMA.

« Le facteur de perte du matériau, c’est-à-dire sa capacité à dissiper son énergie, est de 2,5 lorsqu’il est chauffé à ces températures. » Une valeur très forte à l’origine d’un tracé vibratoire étonnamment plat. Le bémol à cette partition fort bien orchestrée concerne la rigidité du matériau qui, sous l’effet de la chaleur, devient parfois trop faible pour certaines applications industrielles.

Les résultats montrent l’équilibre entre rigidité du matériau et absence de vibrations,

en fonction de la température choisie

Le matériau élaboré pour la démonstration du principe est un composite formé de ce plastique et d’aluminium, ce dernier conduisant de façon homogène la chaleur au cœur du polymère. L’idée est désormais de pouvoir jongler sur le paramètre température grâce à une peau à base de fibres végétales, moins conductrice que l’aluminium, qui permettrait d’envisager un gradient de température au cœur du polymère, pour moduler ses propriétés selon les applications souhaitées.

Une nouvelle étape dans la recherche de la jeune chercheuse, que l’octroi d’une bourse de 15 000 € va grandement faciliter sur l’année à venir. La recherche de Pauline Butaud fait partie des 20 projets retenus sur 821 présentés pour la session 2015 à la Fondation L’Oréal-UNESCO, qui chaque année encourage ainsi le travail des jeunes chercheuses et les place sur le devant de la scène scientifique.