Propriétés de transport des matériaux hétérogènes à renfort naturel

Abstract

Le sujet de cette thèse vise la conception et le développement de nouveaux matériaux compositesà base de fibres naturelles adaptésà l'isolation thermique dans le bâtiment. Cela permettra d'une part d'accroitre notre connaissance sur les propriétés thermophysiques de composite à renforts naturelles. D'autre part, il serait primordial de déterminer les facteurs influant sur les propriétés de ces composites. Une étude expérimentale et numérique sur le comportement de la conductivité thermique a été réalisée en utilisant la plaque chaude gardée et la méthode des éléments finies via le logiciel COMSOL, afin de prédire la conductivité thermique des composites et d'étudier l'influence de la taille du renfort et de la résistance de contact sur la conductivité des composites.L'absorption d'eau des matériaux composites a été également étudiée.Du point de vue thermique la conductivité thermique du polymère diminue en fonction de l'augmentation de la concentration des fibres. Par ailleurs, les valeurs numériques de la conductivité thermique ont été comparées à plusieurs modèles analytiques issus de la littérature et aux résultats expérimentales. Les mesures d'absorption d'eau ont révélé que les composites ont une forte tendance à absorber de l'eau. L'effet du niveau de taille de charge sur la conductivité thermique a été aussi étudié. Nous avons noté que pour les 4 premiers niveaux la diminution de la conductivité thermique est importante. Il a été constaté aussi que les composites renforcés de fibres de bois de palmier dattier présentent une faible conductivité thermique. Ces matériaux contribuent donc à améliorer le confort, et à réduire la consommation d'énergie. The subject of this thesis is the design and the development of new composite materials based on natural fibers adapted for the thermal insulation in various sectors, particularly in the building one. This will allow one hand, to increase our knowledge of the thermophysical properties of composites reinforced with natural fibers. On the other hand, it would be essential to determine the factors affecting the properties of these composites. An experimental and numerical study of the behavior of the thermal conductivity was performed using the guarded hot plate and the finite element method using COMSOL software to predict the thermal conductivity of composites and to study the influence of filler size and the contact resistance on the conductivity of composite. The water absorption of composite materials was also studied. The thermal conductivity of the polymer decreases with increasing of the filler concentrations. Furthermore, the numerical values of the thermal conductivity were compared to several analytical models derived from the literature and to experimental results. Water absorption measurements showed that the composite have a strong tendency to absorb water. The effect of load size on the level of thermal conductivity was also studied. We noted that for the first 4 levels the decrease of the thermal conductivity is important. It was also found that composites reinforced with date palm fibers have low thermal conductivity. Therefore, these materials contribute to improve comfort and reduce energy consumption.