Cette thèse a été réalisée avec la Coopérative de Teillage de Lin du plateau du Neubourg (CTLN) qui aspire à la vente d’une partie de ses fibres à destination du marché des composites. Elle s’inscrit donc dans un contexte de développement des connaissances sur la variabilité des propriétés mécaniques et de la composition des parois des fibres de lin en fonction de plusieurs scénarios climatiques (2009, 2010, 2011, 2012) et conditions pédologiques (Nord/Sud/Est/Ouest) sur une localisation géographique restreinte (Plateau du Neubourg, Eure, Haute-Normandie) pour deux variétés (Marylin/Andréa). Suite à l’étude des propriétés mécaniques et de la composition des parois, il s’est avéré que les conditions pédo-climatiques sont les facteurs les plus impactants. Cependant, une analyse ANOVA a permis de montrer que ces impacts restent faibles et qu’il est possible de pouvoir garantir des valeurs de propriétés mécaniques minimales étant compétitives avec celles des fibres de verre, quelle que soit l’année. L’analyse des courbes de contrainte-déformation a mis en évidence l’importance du comportement non-linéaire TIII et a permis de modéliser les modifications structurales dans la paroi lors des sollicitations mécaniques.

Ce travail de recherche porte sur la compréhension de la structure de la fibre de lin aux différentes échelles et sur l'étude de son comportement mécanique. En effet, dans le contexte de développement durable, le recours aux ressources végétales s'étend à de nombreux domaines d'applications industrielles dont celui des éco-composites structuraux. Dans un premier temps, sept variétés de fibres de lin sont comparées en terme morphologique (diamètre), de biocomposition et de propriétés mécaniques. Ensuite, l'étude structurale de la fibre de lin a porté sur les parois constitutives (nombre, épaisseur) et l'orientation des microfibrilles dans ces parois. L'analyse des courbes de contrainte-déformation obtenues par traction uniaxiale a permis d'évaluer les contributions élastique, viscoélastique et "plastique" au comportement globale de la fibre. L'orthotropie de son comportement mécanique a été mise en évidence par des essais de nanoindentation. Ces différentes données ont alors été utilisées pour identifier les paramètres majeurs qui gouvernent le comportement mécanique de la fibre de lin. Ainsi, des simulations du comportement mécanique de la fibre ont été entreprises dans le but de proposer une description phénoménologique.

Ce travail de thèse porte sur l'étude des propriétés d'élasticité et d'amortissement des fibres micrométriques qui sont utilisées comme des renforts dans les matériaux composites. Des fibres artificielles, homogènes et circulaires, ont fait l'objet d'une étude expérimentale par l'application de la technique des ultrasons laser (USL) couplée à une identification modale basée sur une modélisation des modes des vibrations par éléments finis (FEM). Dans le cas d'une fibre végétale, l'application de la méthode LU requiert la connaissance préalable de la géométrie 3D de la fibre unitaire dans la zone de mesure. Pour déterminer cette géométrie, nous avons développé un dispositif de micro-tomographie par projection optique (OPT) in-situ de la fibre en utilisant la technique de l'holographie numérique. Le manuscrit de thèse est organisé autour de quatre chapitres. Le premier chapitre dresse un état de l'art des fibres micrométriques et des méthodes les plus courantes utilisées pour caractériser leurs propriétés mécaniques. Le second chapitre est dédié à l'aspect théorique de la propagation des ondes acoustiques guidées dans une structure cylindrique (cylindre plein, tubes, section arbitraire). Pour prédire la propagation des ondes acoustiques guidées dans ces structures, un ensemble de méthodes sont présentées. Le troisième chapitre se consacre à l'étude expérimentale des propriétés élastiques et du comportement vibratoire des fibres micrométriques en utilisant la technique USL. Le dernier chapitre du manuscrit présente le principe de la méthode OPT basée sur la microscopie holographie numérique, effectuée in-situ sur la zone USL de la section de la fibre, qui sera utilisée dans le cas d'une fibre unitaire de lin pour connaître sa vraie forme 3D.

Comprehensively introduces readers to the production, modifications, and applications of nanocellulose This book gives a thorough introduction to the structure, properties, surface modification, theory, mechanism of composites, and functional materials derived from nanocellulose. It also provides in-depth descriptions of plastics, composites, and functional nanomaterials specifically derived from cellulose nanocrystals, cellulose nanofibrils, and bacterial cellulose. It includes the most recent progress in developing a conceptual framework of nanocellulose, as well as its numerous applications in the design and manufacture of nanocomposites and functional nanomaterials. The book also looks at the relationship between structure and properties. Featuring contributions from many noted experts in the field, Nanocellulose: From Fundamentals to Advanced Materials examines the current status of nanocomposites based on nanocelluloses. It covers surface modification of nanocellulose in the nanocomposites development; reinforcing mechanism of cellulose nanocrystals in nanocomposites; and advanced materials based on self-organization of cellulose nanocrystals. The book studies the role of cellulose nanofibrils in nanocomposites, as well as a potential application based on colloidal properties of cellulose nanocrystals. It also offers strategies to explore biomedical applications of nanocellulose. Provides comprehensive knowledge on the topic of nanocellulose, including the preparation, structure, properties, surface modification and strategy Covers new reports on the application of nanocellulose Summarizes three kinds of nanocellulose (cellulose nanocrystals, cellulose nanofibrils, and bacterial cellulose) and their production, modification, and applications Nanocellulose: From Fundamentals to Advanced Materials is a useful resource for specialist researchers of chemistry, materials, and nanotechnology science, as well as for researchers and students of the subject.

Polysaccharide nanocrystals, an emerging green nanoingredient (nanomaterial) with high crystallinity obtained by acid hydrolysis of biomass-based polysaccharides, are of scientific and economic significance owing to their abundance, biodegradation potential, and fascinating functional performance. This versatile class of materials can be used in nanocomposites such as rubber or polyester, and in functional materials such as drug carriers, bio-inspired mechanically adaptive materials or membranes, to name but a few. This book encompasses the extraction, structure, properties, surface modification, theory, and mechanism of diverse functional systems derived from polysaccharide nanocrystals. This highly sought-after trendy book is currently the only monograph devoted to the most current knowledge pertaining to this exciting subject area. It is ideal for researchers and stakeholders who wish to broaden and deepen their knowledge in the fast-moving and rapidly expanding R&D field of polymeric materials.

This two-volume set covers Cellulose Nanoparticles: Chemistry and Fundamentals and Cellulose Nanoparticles: Synthesis and Manufacturing. These books form a useful reference work for graduate students and researchers in chemistry, materials science, nanoscience and green nanotechnology.