interphase

Dans un matériau composite, l'interphase est la région mince et chimiquement altérée où la fibre de renfort ou la particule de charge rencontre la résine matricielle. Ce n'est ni de la fibre pure ni de la résine pure, mais une zone de composition et de propriétés transitoires. L'interphase mesure généralement entre 10 et 1000 nanomètres d'épaisseur, selon le type de fibre, la chimie de la résine et les conditions de traitement. Son existence et son caractère déterminent si les charges sont transférées efficacement entre les phases ou si le composite échoue prématurément à l'interface.

L'interphase se forme pendant le traitement lorsque la résine liquide mouille la surface de la fibre et commence à durcir. Des liaisons chimiques peuvent se développer entre les groupes réactifs sur la fibre (tels que les groupes silanol sur le verre) et les molécules de résine, ou la résine peut simplement s'accrocher autour des aspérités de surface. Les agents de couplage, tels que les silanes appliqués aux fibres de verre, sont conçus pour créer des ponts chimiques plus solides et ainsi épaissir et renforcer l'interphase. Sans un tel traitement, l'interphase reste faible et le composite se comporte comme un peu plus qu'une fibre noyée dans de la résine avec une mauvaise adhérence.

La résistance et la rigidité d'un composite dépendent non seulement de l'orientation des fibres et de la fraction volumique, mais aussi, de manière critique, de la façon dont les charges sont partagées entre les phases. Une interphase solide permet de transmettre les contraintes de cisaillement de la matrice à la fibre et inversement. Une interphase faible entraîne des microfissures, un arrachement des fibres et une perte importante de résistance à la traction et aux chocs. La dégradation environnementale, en particulier la pénétration d'humidité, attaque souvent l'interphase en premier, affaiblissant la liaison fibre-matrice et entraînant une perte de propriétés à long terme dans les composites exposés à des conditions humides ou marines.

La qualité de l'interphase est difficile à mesurer directement et ne peut pas être inspectée visuellement. Les ingénieurs la contrôlent indirectement par le traitement de surface des fibres, la sélection de la résine, la température de traitement et le profil de durcissement, ainsi que le conditionnement environnemental avant utilisation. La microscopie électronique à transmission et la spectroscopie de rayons X à dispersion d'énergie peuvent révéler la composition et l'épaisseur de l'interphase dans les laboratoires de recherche, mais le contrôle qualité de la production repose sur des essais par lots des propriétés de traction, de flexion et d'impact, ainsi que sur des tests de vieillissement accéléré.

Le terme interphase distingue cette région limite de l'interface elle-même, qui est une surface mathématique. Dans le langage courant, les techniciens et les concepteurs estompent souvent la distinction, mais les scientifiques des matériaux utilisent interphase pour désigner la zone matérielle réelle qui existe entre les phases, une définition qui est devenue standard dans la fabrication de composites et l'analyse des défaillances.