Porteur : Bossis Georges

 Collaborateurs LPMC : Chaze Anne-Marie, Giulieri Françoise, Kuzhir Pavel, Meunier Alain

 Collaborateurs extérieurs : Magnac G. (Cedrat recherche, Grenoble), Urreta H. (Ideko, Espagne)

 Doctorants/Post-docs : Lancon Pascal

 Soutiens financiers : Contrat Européen DYNEXPERTS (2010-2013)

 Plateformes technologiques : Centre de micro & nanorhéométrie

 Description :

Les matériaux (fluides ou élastomères) magnétorhéologiques sont utilisés pour faire varier rapidement la raideur et/ou l’amortissement dans des dispositifs hydrauliques où ces paramètres nécessitent d’être contrôlés en fonction de sollicitations externes (vitesse de rotation d’un moteur, choc extérieur etc...). Les dispositifs d’amortissement comprennent habituellement un canal reliant deux chambres remplies de fluide magnétorhéologique. L’application du champ magnétique sur le canal augmente la viscosité du fluide et donc contrôle la différence de pression et la dissipation visqueuse entre les deux chambres. Les élastomères magnétorhéologiques sont des élastomères chargés avec des microparticules ferromagnétiques. Ces microparticules sont organisées en chaîne par application d’un champ magnétique avant la polymérisation ; cette organisation des particules au sein de la matrice élastomérique permet d’obtenir un matériau dont le module élastique peut être fortement augmenté par application d’un champ magnétique. On peut donc alors changer la fréquence de résonance d’un système supporté par ce matériau actif en lui appliquant un champ magnétique et ainsi agir sur la fonction de transfert mécanique du système dans lequel il est inclus.

Notre projet dans ce domaine consiste à concevoir, en relation avec des industriels , des systèmes d’amortissement pour des applications spécifiques (amortissement de charges embarquées pour la DGA ou amortissement des vibrations de pièces lors de leur usinage pour le micro-usinage : contrat Européen Dynexperts 2010-2013). L’étude porte sur la modélisation de ces dispositifs à partir des caractéristiques des matériaux magnétorhéologiques mesurés sur les appareillages que nous avons développés à cet effet (rhéomètre et viscoanalyseur équipés de cellules permettant d’appliquer un champ magnétique). Par ailleurs nous avons développé ces dernières années un savoir-faire dans le domaine de la synthèse des élastomères magnétorhéologiques à base de microparticules ferromagnétiques dispersées dans des élastomères silicone. Pour leur utilisation industrielle subsiste le problème de la décohésion entre les particules et la matrice ,et celà même en présence d’un ancrage moléculaire fort entre la surface de la particule et la matrice. Cette décohésion est provoquée par l’amplification des déformations dans l’espace interparticulaire qui est petit par rapport au diamètre des particules — la déformation locale est approximativement la déformation de l’échantillon multipliée par le rapport entre le diamètre de la particule et l’espace entre deux particules (E. Coquelle, G. Bossis, Int. J. of Solids and Structures 43, 7659 (2006)). Pour éviter ce problème, il faut pouvoir insérer dans les élastomères des particules de taille nanométrique ; c’est ce que nous essaierons de faire avec des nanoparticules de cobalt ou d’alliage nickel-cobalt de diamètre compris entre 50 et 100nm en les rendant compatibles avec la matrice silicone. Cette gamme de taille permet de conserver un effet magnétorhéologique important (M.T. Lopez-Lopez, P. Kuzhir, A. Meunier, G. Bossis, J.Physics, Conference Series 149, 012073 (2009)) mais rend les processus de structuration sous champ avant polymérisation beaucoup plus long (les forces entre particules varient comme le carré de leur rayon). Des simulations numériques de structuration sous champ permettrons de mieux appréhender les temps nécessaires en prenant aussi en compte l’augmentation de viscosité durant la polymérisation.