Des fibres de carbone plus résistantes à la compression

Matériau en fibres de carbonne

En effet, les fibres de carbone se brisent aisément si elles sont comprimées dans le sens de leur longueur, alors que, à masse égale, elles sont cinq fois plus raides et dix fois plus résistantes à la traction que l'acier.

L'équipe internationale, composée de chercheurs de l'Institut allemand Max Planck pour la recherche sur les colloïdes et les interfaces (MPIKG), de l'Institut viennois de physique des matériaux et du synchrotron européen de Grenoble (ERSF, European Synchrotron Radiation Facility), ont cherché à expliquer ces ruptures sous compression.

Une brassée de fibres de carbone a été assemblée puis tordue jusqu'à former une boucle. Ainsi, les fibres situées à l'extérieur de la boucle sont étirées et celles situées à l'intérieur comprimées, tandis que l'intensité de la compression et de la traction se règle en modifiant le rayon de la boucle. La brassée de fibres a alors été observée à l'aide d'un faisceau de rayons X extrêmement fin, de 100 nanomètres de large, afin de déterminer les contraintes et l'orientation de chaque nanocouche de graphite et de chaque nano-monocristal (ou nanocristallite). De fait, les fibres de carbone sont composées d'un empilement de nanocouches de graphite, liées les unes aux autres par de faibles liaisons de Van der Waals, tandis que les atomes de carbone constitutifs d'une couche sont fortement liés les uns aux autres.

L'observation a confirmé que la faiblesse des liaisons inter-couches permettait le fléchissement des monocristaux et leur brisure. Inversement, accroître le nombre de liaisons transversales covalentes (par exemple par bombardement électronique) suffit à rendre les fibres résistantes à la compression. Les nanotubes de carbone constitueraient alors des filins et des câbles de qualité.

Source : BE Autriche N°78