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Continuous Fibre Reinforced Polymer Composites are increasingly used in structural applications, particularly in the fields of aeronautics and space. These materials indeed have several advantages such as good corrosion resistance, low density, and good mechanical properties. However, certain properties remain to be improved, such as resistance to delamination, particularly critical for impact resistance. The PhD work is carried out within the framework of the collaborative project FUI ATIHS aimed at the improvement of the resistance of satellite structures to hypervelocity impacts from space debris. It concerns the incorporation of VACNTs (Vertically Aligned Carbon Nanotubes) mats within an organic matrix composite with long carbon fibers with the aim of developing a new composite material with improved mechanical properties for static and impact loads. A first part of the work is devoted to the development and implementation of the process for the manufacture of a new laminated composite material by placing mats of nanotubes at the inter-plies. The first step is to control the transfer of the VACNTs mats onto M55J-M18 prepreg, by regulating through time, temperature and pressure control the capillary rise of the resin and then separating the VACNTs from its growth substrate. The second step is to consolidate the laminated composite while maintaining the initial morphology of the VACNTs and avoiding the formation of porosity. Through observations from the microscopic to the macroscopic scales, the work has enabled the identification of process parameters meeting these objectives and a better understanding of the mechanisms involved. After a development stage carried out at small scale, the process for developing the new composite has been validated on a larger scale allowing structural applications to be considered. A second part of the work consists in the study of the mechanical behavior of the new composite material under different types of static tests, in particular those stressing the plies interfaces. The approach is based on a comparison with the unreinforced reference material. It combines analyzes of mechanical test results and microstructural observations at different scales. It again permitted a better understanding of the damage mechanisms at the inter-plies of laminated composites. Shifts in damage zones have been observed due to the introduction of VACNTs to the inter-folds, which opens up prospects for the further development of carbon nanotube-reinforced composites with improved performances.; Les matériaux composites à matrice organique et à fibres longues occupent une place grandissante dans des applications structurales, notamment dans les domaines de l’aéronautique et du spatial. Ces matériaux présentent en effet un ensemble d’atouts tels qu’une bonne résistance à la corrosion, une faible masse volumique et de bonnes propriétés mécaniques. Néanmoins, certaines propriétés restent à améliorer comme la résistance au délaminage, notamment critique pour des sollicitations d’impact. Le travail de thèse est réalisé dans le cadre du projet collaboratif FUI ATIHS (Amélioration de la Tenue des structures satellites aux Impacts Hypervitesse de débris Spatiaux). Il porte sur l’incorporation de tapis de nanotubes de carbone verticalement alignés, ou tapis de VACNTs (Vertically Aligned Carbon Nanotubes) dans un composite à matrice organique à fibres longues de carbone dans l’objectif de développer un nouveau matériau composite aux propriétés mécaniques améliorées pour des sollicitations statiques et à l’impact. Une première partie du travail de thèse est consacrée au développement et à la mise en œuvre du procédé d’élaboration d’un nouveau matériau composite stratifié en plaçant des tapis de nanotubes aux interplis. Il s’agit en premier lieu de maîtriser le transfert des tapis de VACNTs sur un pré-imprégné M55J-M18, par montée capillaire partielle de la résine puis séparation du substrat de croissance des VACNTs. Dans un deuxième temps, il s’agit de consolider le composite stratifié en conservant la morphologie initiale des VACNTs et en évitant la formation de porosité. Par des observations de l’échelle microscopique à l’échelle macroscopique, le travail a permis une identification de paramètres procédé répondant à ces objectifs et une meilleure compréhension des mécanismes mis en jeu. Après une étape de mise au point réalisée à petite échelle, le procédé d’élaboration du nouveau composite a été validé à une échelle permettant d’envisager des applications structurales. Une deuxième partie du travail concerne l’étude du comportement mécanique du nouveau matériau composite sous différents types d’essais statiques, notamment ceux sollicitant les interfaces. La démarche est basée sur une comparaison avec le matériau de référence non renforcé. Elle couple des analyses des résultats d’essais mécaniques et d’observations microstructurales à différentes échelles. Elle permet à nouveau une meilleure compréhension des mécanismes d’endommagement. Des déplacements des zones d’endommagement ont été constatés du fait de l’introduction des VACNTs aux interplis, ce qui permet de dégager des perspectives pour la poursuite du développement de composites renforcés de nanotubes de carbone.

Composite materials are widely used in some particular fields thanks to their lightness, their anti-corrosion ability and their mechanical features. Nevertheless, such materialshavetwo significant weaknesses:their minimal strength in thecomposite’s thickness direction and the interlaminar rupture risk in case of severesolicitations like impact. The presence of nanoconstituents can reinforce composite lengthwise in the thickness direction and improve the impact performance. This study deals with the introduction of Vertically Aligned Carbon NanoTubes (VACNTs) between prepreg composite layers. In order to verify the feasibility of the hybrid nano-structured composite manufacturing, we suggest an implementation process allowing to have an efficient transfer of VACNTs onto prepreg andto control the resin impregnation level while keeping the VACNTs’ initial ordered structure. After transfer and impregnation under different processconditions,the samples are prepared and observed by optical and scanning electron microscopy in order to determine the most favourableexperimental conditions., Les matériaux composites sont largement appliqués à certains domaines spécifiques du fait deleur légèreté,deleur résistance à la corrosion et de leurs caractéristiques mécaniques. Cependant, il existe deux points faibles de ce type de matériau: leurrésistancecritiquedans la direction del’épaisseur du composite etle risque de délaminage en cas de sollicitations extérieures sévères comme des impacts. La présence des nanoconstituants doit permettrede renforcer la résistance d’uncomposite suivantson épaisseur etd’améliorer sa tenue à l’impact. Cette étude considère l’introduction de tapis de nanotubes de carbone alignés verticalement, ou VACNTs(Vertically Aligned CarbonNanoTubes), entre les plis du composite. Afin de vérifier la faisabilité de la fabrication du composite hybride nano-structuré, nous proposons un procédé de mise en œuvre qui permet d’avoir une efficacité élevée dutransfert des VACNTs au préimprégnéet une maîtrisede l’imprégnation de la résine dans les tapis de VACNTs,tout en gardant la structure ordonnée initialedes nanotubes dans les tapis.Après transfert et imprégnationde la résine sous différentes conditions expérimentales, les échantillons sont préparés et observés par microscopie optique et électronique à balayage pour déterminer la combinaison des paramètresla plus favorable.

International audience; Le bio-composite chanvre-amidon est un nouveau matériau 100% végétal constitué d'amidon de blé et de chènevotte. C'est un matériau durable pour la construction et le bâtiment. Dans ce travail, une étude sur le comportement mécanique et acoustique a été réalisée. Deux paramètres prépondérants sont étudiés : le rapport chanvre sur amidon (en anglais hemp/starch) et la taille des fibres. Le rapport chanvre/amidon H/S est fixé à 6, 8 ou 10 et 2 tailles de fibres de chènevotte 0-15 mm et 0-20 mm sont mélangées avec une troisième taille de fibres 0-5 mm. Les bio-composites sont réalisés avec un liant optimal issu d'une étude précédente. L'étude mécanique s'intéresse à la masse volumique, la contrainte de compression ultime, la résistance à la traction, le module d'élasticité et le coefficient de Poisson. L'étude sur le comportement acoustique utilise la mesure du temps de réverbération T60 et la formule de Millington. Les résultats montrent que les matériaux bio-composite amidon chanvre ont une bonne performance mécanique et acoustique et peuvent être utilisés comme matériaux de construction.