Comportement d’un composite epoxy-verre sous l’action de contraintes électriques thermiques et mécaniques

Abstract

Le travail que nous présentons porte sur la réponse à des sollicitations électriques de matériaux composites epoxy-fibres de verre. La première partie du travail porte sur la réponse à un échelon de tension. On montre que pour des températures inférieures à une zone 80-100°C, la réponse est de type dipolaire et le matériau à un comportement linéaire aussi bien en régime transitoire qu’en régime permanent. Au-delà de cette zone de température une contribution ionique à la conduction est mise en évidence. Cela conduit à l’établissement d’une charge d’espace localisée aux interfaces matrice-fibre de verre. La zone de température séparant les deux types de comportements est la zone de la température de transition vitreuse que nous avons mise en évidence par analyse thermique différentielle. Une seconde partie est l’étude de la réponse en alternatif (permittivité complexe). On met en évidence un pic de relaxation dipolaire qui est lié à la réponse de la matrice epoxy. Outre ce comportement assez conventionnel on a observé un comportement "anormal" du composite lorsque celui-ci a une teneur en eau supérieure à 0,8%. Ce comportement est associé à l’existence de microfissures ou de délamination à l’interface epoxy-verre. Dans un dernier paragraphe, on détaille les effets de l’absorption d’humidité sur la réponse diélectrique. La dernière partie de ce travail est relative à l’action couplée de contraintes mécaniques et électriques. Alors qu’en dessous de la transition vitreuse la contrainte mécanique en flexion ne joue pas sur la réponse électrique, pour T = 100°C, on observe un niveau de conduction beaucoup plus important et la constitution de charges d’espaces modifiant très sensiblement l’allure des courants de charge et de décharge. Cet effet peur aller jusqu’à une inversion de polarité du courant de décharge. Une amorce de modélisation de ce phénomène a été proposée.