Multi-scale foam : 3D structure/compressive behaviour relationship of agglomerated cork
Mousse multi-échelles: Relation structure 3D/propriétés en compression d'un aggloméré de liège
Résumé
This study focuses on the microstructural aspects of a cork-based by-product known as agglomerated cork and its influence on the compressive mechanical behaviour. The material consists in granulates of a natural polymeric foam-cork-mixed together with a small quantity of a bio-sourced resin. Optical and scanning electron microscopy (SEM) are first used to investigate on the bead geometry and placement and interfaces arrangement. Then X-ray computed tomography allows to study the spatial arrangement of agglomerated cork microstructure and hence to complete and confirm 2D observations. 2D and 3D observations show a transverse anisotropic material which is confirmed by the mechanical tests. SEM pictures demonstrate an intricate and heterogeneous material. Microtomography confirms the presence of macroporosities between cork granulates having a mean volume around 0.1 mm 3. Cork cell specific geometry is also confirmed. The volume of those cells lies around 10 −5 mm 3. Finally quasi-static compression tests are run to establish a link between microstructure and mechanical behaviour thanks to digital image correlation (DIC). Cork agglomerate demonstrates strong strain localisation at its surface caused by its multi-scale structure.
Cette étude porte sur les aspects microstructuraux d'un sous-produit à base de liège, le liège aggloméré, et son influence sur le comportement mécanique en compression. Le matériau consiste en des granulés d'une mousse polymère naturelle - le liège - mélangés à une petite quantité de résine bio-sourcée. La microscopie optique et la microscopie électronique à balayage (MEB) sont d'abord utilisées pour étudier la géométrie et le placement des granulés ainsi que la disposition des interfaces. Ensuite, la tomographie à rayons X permet d'étudier la disposition spatiale de la microstructure du liège aggloméré et donc de compléter et confirmer les observations 2D. Les observations 2D et 3D montrent un matériau anisotrope transversal qui est confirmé par les tests mécaniques. Les images MEB démontrent un matériau complexe et hétérogène. La microtomographie confirme la présence de macroporosités entre les granulés de liège ayant un volume moyen d'environ 0.1 mm 3. La géométrie spécifique des cellules de liège est également confirmée. Le volume de ces cellules se situe autour de 10 -5 mm 3. Enfin, des tests de compression quasi-statique sont effectués pour établir un lien entre la microstructure et le comportement mécanique grâce à la corrélation d'images numériques (DIC). L'aggloméré de liège montre une forte localisation des déformations à sa surface due à sa structure multi-échelle.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)