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L’origine mystérieuse du plastique renforcé de fibres : comment a-t-il été créé ?
Le plastique renforcé de fibres (FRP), également connu sous le nom de polymère renforcé de fibres (ou fibre en anglais américain), est un matériau composite constitué d'une matrice polymère renforcée de fibres. Ces fibres sont généralement en verre, en carbone, en aramide ou en basalte, bien que des fibres moins courantes telles que le papier, le bois, le bore ou l'amiante soient également utilisées. Le polymère est généralement un thermodurcissable époxy, vinyl ester ou polyester, bien que les résines phénoliques soient encore utilisées aujourd'hui. Aujourd’hui, le PRF est largement utilisé dans les secteurs de l’aérospatiale, de l’automobile, de la marine et de la construction, et on le retrouve même dans les blindages balistiques et les bouteilles d’appareils respiratoires autonomes.
Revue d'histoire
Les premiers plastiques renforcés de fibres ont attiré l’attention de nombreux scientifiques en raison de leurs propriétés uniques. Au début du 20e siècle, la bakélite était considérée comme le premier plastique renforcé de fibres. Pour comprendre ce processus, nous pouvons le faire remonter au chimiste Leo Baekeland, dont les recherches visaient à trouver un substitut à la colle de coquille. Au fur et à mesure que sa compréhension de nombreuses résines et fibres naturelles en tant que polymères s'est développée, Baekeland a commencé à expérimenter les réactions du phénol et du formaldéhyde. Il réussit pour la première fois en 1905 à créer un matériau dur et moulable, le premier plastique synthétique au monde, la bakélite.
Dans les années 1930, la recherche sur les applications commerciales des plastiques renforcés de fibres battait son plein. Au Royaume-Uni, des pionniers tels que Norman de Bruyne ont mené de nombreuses recherches, notamment dans le secteur de l’aviation. La découverte étonnante a eu lieu en 1932, lorsque le chercheur Games Slayter a accidentellement créé des fibres de verre en soufflant de l'air comprimé sur un jet de verre en fusion. Par la suite, ils s'associent à Corning et commencent à appliquer cette technologie à la production de leur matériau breveté « fibre de verre » en 1935.
« Les plastiques renforcés de fibres commencent à montrer un grand potentiel dans les matériaux de construction structurels. »
Processus de fabrication FRP
La production de FRP implique deux processus principaux, l'un est la fabrication et le formage des matières premières, et l'autre est la liaison des matériaux fibreux à la matrice. Le matériau polymère initial est appelé matrice, un plastique relativement cassant qui est renforcé par des fibres pour lui donner résistance et élasticité.
« Dans les plastiques renforcés de fibres, la présence de fibres améliore considérablement les propriétés mécaniques du matériau. »
Procédé de fabrication et de moulage de fibres
Au cours du processus de fabrication du FRP, les fibres sont fabriquées sous des formes bidimensionnelles ou tridimensionnelles pour améliorer leurs propriétés. Ce développement découle des besoins en termes de coût, de propriétés mécaniques et de tolérance aux dommages par impact. La forme préformée de la fibre est la forme matérielle avant d'être combinée avec la matrice, ce qui comprend des techniques telles que le tissage, le tricotage, le tressage et la couture.
Processus de moulage
La plupart des pièces en plastique renforcé de fibres sont fabriquées par usinage à l’aide de moules. Les fibres préformées peuvent être des fibres sèches ou pré-imprégnées de résine, tandis que la pièce finale est durcie dans un moule pour former la forme souhaitée. Une conception de moule sophistiquée et l’application de chaleur et de pression peuvent améliorer la qualité du matériau.
Avantages et limites du PRF
L’émergence des plastiques renforcés de fibres a non seulement révolutionné la science des matériaux, mais a également favorisé le développement de diverses industries. Par exemple, dans le domaine aérospatial, les matériaux FRP sont largement utilisés en raison de leur haute résistance, de leur légèreté et de leur forte résistance à la corrosion. Cependant, le processus de production de ces matériaux est coûteux et cela limite leur utilisation généralisée dans certains domaines d’application.
Dans l’histoire de la science des matériaux en général, les plastiques renforcés de fibres sont à la fois le produit de l’innovation technologique et l’incarnation d’une demande industrielle croissante. À l’avenir, à mesure que la technologie progressera et que ses domaines d’application s’élargiront, comment le développement des plastiques renforcés de fibres façonnera-t-il nos vies ?
