Extraction des proprietes mecaniques locales d’un elastomere par nanoindentation : developpement des protocoles et application

Extraction of local mechanical properties of an elastomer by means of nanoindentation: developpment of protocols and application

¹ LMR, CERMEL, Université de Tours, 29 rue des Martyrs, 37300 Joué-lès-Tours, France
² Institut P’, CNRS-Université de Poitiers-ENSMA-UPR3346, SP2MI-Téléport, 2 Bd. Marie et Pierre Curie, BP 30179, 86962 Futuroscope-Chasseneuil Cedex, France

^a Auteur de correspondance : clemence.fradet@etu.univ-tours.fr

Reçu : 21 Octobre 2016
Accepté : 20 Février 2017

Résumé

La réponse mécanique locale d’un fluoroélastomère est présentée au travers de résultats de nanoindentation. Les propriétés des élastomères présentent notamment une dépendance à la vitesse de sollicitation et sont ainsi impactées par les variables du protocole expérimental choisies, telles que la force maximale appliquée ou les vitesses de chargement. Cette caractéristique, intrinsèque à ce type de matériaux, est considérée avec soin dans le cadre d’essais à échelle globale et doit, au même titre, faire l’objet d’une attention particulière lors d’essais de nanoindentation. L’objectif de cette étude est d’appréhender l’impact de la dépendance au temps des élastomères lors de leur caractérisation en nanoindentation. In fine, les investigations doivent pouvoir mener à une méthodologie robuste capable de donner des mesures quantitatives des propriétés mécaniques locales d’élastomères de pièces réelles industrielles. Ce papier dresse donc une description de la technique de nanoindentation appliquée aux élastomères et discute les résultats qui apparaissent clairement dépendants de la manière dont les essais sont conduits. Enfin, les éléments apportés par cette prospection ont été appliqués à la caractérisation d’un composite multicouche caoutchouc/polymère. Cette étude applicative a prouvé l’aptitude de la nanoindentation à détecter des gradients de propriétés au sein du composite.

Abstract

The local mechanical response of a fluoroelastomer is presented through nanoindentation results. It is well known that elastomers properties are time-dependent and thus are influenced by the experimental protocol parameters such as the maximum applied load or loading rates. One should consider with great care this time-dependence in the case of nanoindentation tests as it can be in the case of global characterizations. The aim of this study is to determine the influence of the time-dependence during nanoindentation characterization of elastomers. In fine, these investigations should lead to a robust methodology, capable of giving quantitative measurements of the local mechanical properties of industrial products made of elastomers. Thus, this paper draws up a description of the nanoindentation technique applied on elastomers materials and discusses the results which are clearly dependent on the way they are driven. Finally, information provided by this study allowed the technique to be applied on a multilayered composite rubber/polymer, which proved the relevance of the technique by detecting properties gradients within the composite.