Les renforts à base de fibres de lin sont aujourd'hui une alternative capable de concurrencer les fibres synthétiques conventionnelles puisqu'ils sont écologiques, économiques et présentent des propriétés mécaniques intéressantes. Cependant, leur inconvénient majeur est leur absorption d'eau potentiellement importante qui affecte leurs propriétés mécaniques. Ce projet de recherche propose d'étudier le comportement hygroscopique et le couplage hygro-mécanique dans les composites lin / époxy. Cette étude repose sur une approche expérimentale multi-échelle et une modélisation du comportement visco-élasto-plastique avec prise en compte du couplage hygro-mécanique des composites renforcés par des fibres de lin. Les cinétiques de diffusion dans l'époxy et dans le composite ont été modélisées par une loi de type Langmuir et Fick respectivement. Les coefficients d'hygro-expansion des composites et des fils élémentaires qui constituent le renfort tissu ont été déterminés expérimentalement. Une étude de l'influence du conditionnement jusqu'à saturation à différentes humidités relatives sur le comportement mécanique dans les trois directions du stratifié a également été menée. Cette étude a montré l'existence d'une teneur en eau optimale pour laquelle les propriétés mécaniques sont optimales. L'émergence d'un comportement à deux régions linéaires a été mise en évidence et attribuée à la présence d'hétérogénéités locales au sein du renfort tissu. Des essais de fluage / recouvrance et de relaxation / effacement ont permis de mettre en place un modèle visco-élasto-plastique avec prise en compte du couplage hygro-mécanique. Ce modèle offre de bonnes capacités de prédiction et permettra de prévoir le comportement des structures composites renforcés par des fibres de lin en atmosphère humide.

Les fibres végétales utilisées comme renfort dans les matériaux composites présentent des propriétés mécaniques spécifiques concurrentielles par rapport à celles des fibres de verre. De plus, elles ont l'avantage d'être renouvelables et recyclables. Toutefois, leur principal inconvénient est leur sensibilité à l'humidité, ce qui a pour conséquence d'induire une baisse des propriétés mécaniques ainsi d'une décohésion de l'interface fibre/matrice. L'objectif principal de cette thèse est d'étudier l'influence de l'humidité sur le comportement hygro-mécanique de fibres de lin. La première partie de mes travaux a été consacrée à la caractérisation des propriétés hygroscopiques et mécaniques de la fibre et du composite. Dans la deuxième partie, deux modèles multi-échelles, l'un analytique et l'autre numérique, ont été développés pour l'estimation des propriétés hygro-mécaniques des fibres élémentaires de lin. Ils utilisent en partie pour données d'entrée, les propriétés identifiées dans la première partie.

Déjà largement exploitées dans le domaine textile, les fibres végétales représentent une bonne alternative aux fibres de verre pour le renforcement de matrices polymériques. Ainsi, à l'heure du « développement durable », elles attirent l'attention des industriels du composite. Il s'agit d'une ressource naturelle et renouvelable possédant de très bonnes propriétés mécaniques spécifiques. Cependant, le comportement fortement hydrophile de ce type de fibres peut conduire, en milieu humide, à une baisse des performances du composite dans lequel elles jouent le rôle de renfort. La compréhension des mécanismes d'absorption d'humidité dans ces matériaux est donc un enjeu important en vue d'une utilisation maîtrisée. Ainsi, les travaux de recherche présentés dans ce mémoire de thèse sont consacrés à l'étude du comportement diffusif et hygro-mécanique de plusieurs fibres végétales (chanvre, jute, lin et sisal). Après une campagne de caractérisation, leur comportement sous différents environnements humides a été analysé. L'application de modèles prédictifs, en parallèle de nos résultats expérimentaux a conduit à la détermination des paramètres de diffusion propres à chacune des fibres. Un travail similaire a été réalisé sur des échantillons de composites jute/époxy. En complément, l'utilisation d'une technique de spectroscopie infrarouge a permis d'aborder le phénomène de diffusion dans les fibres, à l'échelle moléculaire, mettant en avant les fonctions chimiques impactées par l'humidité. De plus, le développement d'un dispositif expérimental pour mener des essais de fluage sous cyclages hygroscopiques a conduit à la mise en évidence d'un couplage hygro-mécanique

This book deals with an interface between mechanical engineering and biology. It reviews biological structural materials and systems and their mechanically important features and demonstrates that function at any particular level of biological integration is permitted and controlled by structure at lower levels of integration.

In this book I have collected many reports on the properties of bamboo. Since I started bamboo research in 1974, I have collected many publications on bamboo. However, in contacts with other researchers I became aware of the fact that several of these publications were unknown to them. Consequently their activities in research or in bamboo projects had to start at a lower level than if they had known some of these publications. Therefore, I discussed the need for a book like this with several colleagues, and I decided to start writing. In this book I present data on properties, as published by resear chers. Certainly it is not complete; e.g. the proceedings of the bamboo workshop in Cochin in November 1988 are not included; they arrived just too late to be taken into account. On the other hand, in writing this preface I realize I have forgotten my own thesis. I do apologize to any colleague whose relevant report is not taken into account as well. I like to express my feelings of respect to the board of my faculty: they allowed me to spend so much time on this book, and they gave a considerable financial support for the printing costs.

These contribution books collect reviews and original articles from eminent experts working in the interdisciplinary arena of biomaterial development and use. From their direct and recent experience, the readers can achieve a wide vision on the new and ongoing potentialities of different synthetic and engineered biomaterials. Contributions were selected not based on a direct market or clinical interest, but based on results coming from very fundamental studies. This too will allow to gain a more general view of what and how the various biomaterials can do and work for, along with the methodologies necessary to design, develop and characterize them, without the restrictions necessarily imposed by industrial or profit concerns. The chapters have been arranged to give readers an organized view of this research area. In particular, this book contains 25 chapters related to recent researches on new and known materials, with a particular attention to their physical, mechanical and chemical characterization, along with biocompatibility and hystopathological studies. Readers will be guided inside the range of disciplines and design methodologies used to develope biomaterials possessing the physical and biological properties needed for specific medical and clinical applications.

This book is written for those who would like to advance their knowledge beyond an introductory level of biomaterials or materials science and engineering. This requires one to understand more fully the science of materials, which is, of course, the foundation of biomaterials. The subject matter of this book may be divided into three parts: (1) fundamental structure-property relationships of man-made materials (Chapters 2-5) and natural biological materials, including biocompatibility (Chapters 6 and 7); (2) metallic, ceramic, and polymeric implant materials (Chapters 8-10); and (3) actual prostheses (Chapters 11 and 12). This manuscript was initially organized at Clemson University as classnotes for an introductory graduate course on biomaterials. Since then it has been revised and corrected many times based on experience with graduate students at Clemson and at Tulane University, where I taught for two years, 1981-1983, before joining the University of Iowa. I would like to thank the many people who helped me to finish this book; my son Y oon Ho, who typed all of the manuscript into the Apple Pie word processor; my former graduate students, M. Ackley Loony, W. Barb, D. N. Bingham, D. R. Clarke, J. P. Davies, M. F. DeMane, B. J. Kelly, K. W. Markgraf, N. N. Salman, W. J. Whatley, and S. o. Young; and my colleagues, Drs. W. Cooke, D. D. Moyle (Clemson G. H. Kenner (University of Utah), F. University), W. C. Van Buskirk (Tulane University), and Y.