Polymères et composites
Piloter la conception de composites et de polymères avancés
Composites innovants : des informations à l'échelle atomique pour un impact majeur
Les matériaux tels que les polymères renforcés de fibres de carbone (PRFC) présentent le rapport résistance/poids exceptionnel exigé pour une utilisation dans les avions, les satellites, les éoliennes, les voitures de sport, les systèmes de production de pétrole sous-marins et les équipements sportifs. Leur usage est toutefois limité par les coûts de fabrication. C'est la raison pour laquelle les applications moins exigeantes emploient des composites en fibres de verre, moins coûteux. Une autre problématique soulevée par ces composites est la question de leur durabilité : en fin de vie, leurs fibres sont difficiles à extraire et à recycler. Les composés en caoutchouc sont un autre matériau composite majeur. Les chercheurs tentent d'en optimiser la formulation, les charges et les additifs afin d'améliorer la résistance à l'usure, à la traction et au roulement des pneus.
Les composites avancés constituent un domaine d'innovation où la compétitivité est rude en matière de coûts de fabrication, de résistance des matériaux, de densité, de durabilité, d'aptitude au moulage, d'adhérence, de durabilité et de bien d'autres paramètres. Il est possible de répondre à ces questions de manière exclusive en explorant les interactions atomiques des matériaux utilisés grâce à la modélisation et à la simulation.
BIOVIA Materials Studio booste la conception et le développement de matériaux composites polymères en fournissant des informations sur leur comportement in silico.
- Polymères
- Composites
- Modélisation multi-échelle
Polymères
- Prédire le comportement des polymères purs et leurs propriétés telles que la température de transition du verre (Tg), le module de Young, la contrainte d'élasticité et la déformation critique
- Effectuer des simulations de la réticulation pour comprendre la formation des réseaux de polymères et l'impact de la structure chimique, des additifs et du traitement sur les propriétés mécaniques et la Tg
- Calculer les énergies et la cinétique des réactions de polymérisation et de dégradation
- Étudier les caractéristiques des catalyseurs telles que la sélectivité stéréochimique
- Prédire les propriétés thermodynamiques avec BIOVIA COSMOtherm
- Utiliser les modèles QSPR (Quantitative Structure-Property Relationship) pour corréler la structure de l'unité de répétition du polymère avec les propriétés en vrac telles que la Tg, le coefficient de Poisson, la conductivité thermique, l'indice de réfraction, la contrainte de fracture et la perméabilité
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Composites
- Mesurer la force de cohésion et la défaillance mécanique de l'interface polymère-charge
- Évaluer les apprêts pour la production de fibres de carbone selon la forme et la taille souhaitées
- Simuler la réticulation de la résine autour des fibres et caractériser la résistance structurale et la force de liaison
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Modélisation multi-échelle
- Simuler la microstructure des polymères grâce à la simulation à grain grossier, comme les micro-domaines se formant dans les copolymères à blocs ou avec l'ajout de durcisseurs pour thermoplastiques
- Prédire les formulations idéales de mélanges de polymères à l'aide de méthodes de machine learning natives et de workflows d'optimisation multi-objectif
- Exporter des structures et paramétrer des modèles RVE SIMULIA Abaqus pour simuler des pièces et des composites complets
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