Optimisation de la synthèse et amélioration des performances mécaniques et thermiques du composite polymère renforcé par fibres de verre (GFRP) fonctionnalisé avec des nanoparticules

Abstract

Face aux exigences de performance des structures modernes, cette étude explore l'optimisation des polymères renforcés par des fibres de verre (GFRP) grâce à l'intégration de nanoparticules d'oxyde de graphène réduit (rGO). Le protocole expérimental repose sur une synthèse durable du rGO selon la méthode de Hummers modifiée et sur une réduction « verte » à l'acide ascorbique, ce qui permet d'éviter l'utilisation de réactifs toxiques. Les composites, élaborés par stratification manuelle, puis découpés par laser CNC selon la norme ASTM E8/E8M, ont été caractérisés par FTIR et DRX, ce qui a permis de valider la restauration structurale du réseau carboné. Les essais mécaniques ont révélé un effet synergique majeur : la formulation optimale G5 a permis d'augmenter le module d'Young de plus de 100 % et la contrainte d'élasticité de 200 % par rapport à la résine polyester pure. Toutefois, l'agglomération des nanosheets au-delà d'une teneur critique crée des initiateurs de fissuration qui dégradent la ténacité. L'application de la loi d'Ashby permet de corréler précisément la densité à la résistance mécanique du matériau. En conclusion, ce travail confirme la faisabilité technologique des GFRP dopés au rGO pour des applications structurales exigeantes, tout en soulignant la nécessité de maîtriser la dispersion des nano-renforts