Etude de comportement tribologique des composites à base de polymères renforcés par des céramiques ternaires et leurs dérivées bidimensionnelles

Abstract

Cette thèse porte sur l’étude du comportement tribologique de composites polymères renforcés par des céramiques ternaires et leurs dérivées bidimensionnelles, utilisés comme charges fonctionnelles, La résine époxy a été choisie comme matrice polymère, renforcée par duTi3SiC2 (phase MAX) et du Ti3C2Tx (MXène, dérivée de la phase MAX Ti3AlC2). Les composites époxy/Ti3C2T. ont été fabriqués par polymérisation in situ, tandis que les composites époxy/Ti3SiC2 ont été préparés par la méthode de mélange en solution. Le comportement tribologique des composites a été étudié dans des conditions de glissement à sec à température ambiante, en utilisant une bille en acier inoxydable 440C comme contrepartie. L’incorporation de 0,2 % en poids de Ti3C2Tx a considérablement amélioré la résistance à l’usure de la résine époxy de 91,16 %, principalement grâce à une forte adhésion interfaciale entre la charge et la matrice, résultant de la modification de surfaces des MXènes et sa morphologie plissée. Les composites époxy/Ti3SiC2 ont démontré un comportement auto-lubrifiant, en particulier, le composite époxy contenant 10 % en poids de Ti3SiC2 a affiché le coefficient de frottement le plus faible (0,29) et un taux d’usure négligeable sous la charge maximale appliquée de 10N. Ces améliorations sont attribuées à la dispersion uniforme du Ti3SiC2 dans la matrice et à la formation de films lubrifiants et protecteurs sur les surfaces de glissement. Cette étude met en évidence le potentiel des phases MAX et des MXènes pour le développement de matériaux de haute performance pour des applications tribologique.