Comportement en usure de deux polymères thermoplastiques semi-cristallins le PET et le PTFE

L’utilisation de polymères thermoplastiques ne cesse de s’accroitre dans le domaine des contacts dans différents secteurs d’activité tels que l’aéronautique, l’automobile, l’offshore et les applications biomédicales. Ceci est notamment dû à leur légèreté, leur non-corrodabilité par rapport aux métaux et à la réduction du coefficient de frottement. [1_2] Dans ce travail, le comportement au frottement de deux polymères thermoplastiques semi-cristallins, le poly-téréphtalate d'éthylène (PET) et le polytétrafluoroéthylène (PTFE), en contact avec un alliage de titane (TA6V) est étudié à l’aide de la configuration cylindre-plan. Un plan en alliage de titane de rugosité initiale de 0.8µm se déplace horizontalement sur des poinçons cylindriques en polymère avec une charge normale (200N) et un débattement (±500µm) fixes à température ambiante et en contact sec. L’influence de différents paramètres a été étudiée : nombre de cycles (20 000-1 000 000), rugosité du corps antagoniste (0.3-2µm) et fréquence (0.5-5Hz). Après frottement, les mécanismes d’usure sont analysés par interférométrie (figure1), FTIR (spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier), EDXA (analyse élémentaire aux rayons X), MEB (microscopie électronique à balayage), puis analysés, quantifiés et interprétés en se basant sur une approche énergétique. Les comportements physicochimiques et thermomécaniques des polymères sont aussi analysés (DSC : Calorimétrie différentielle à balayage, DMA : Analyse mécanique différentielle). Ces essais ont mis en évidence en particulier une transition cristalline du PTFE au voisinage de 19-30°C ainsi que le phénomène de cristallisation froide du PET. En outre, les essais DMA ont montré qu’à température ambiante et la fréquence de 1 Hz le PET présente un comportement plus rigide que le PTFE avec un module de Young de 3500MPa alors que le PTFE a un module de Young de 400MPa. Les essais menés à nombre de cycles croissants, toutes choses étant égales par ailleurs (f=1Hz, P=200N, δ=±500µm, Ra-TA6V =0.8µm) ont permis d’établir le caractère linéaire de l’évolution de la cinétique d’usure (variation du volume d’usure en fonction du nombre de cycles) pour les deux matériaux. Le PTFE présente une usure plus importante que le PET (coefficient énergétique d’usure αPET=10-6mm3/J et αPTFE=10-4mm3/J). En outre, le coefficient du frottement stabilisé du PTFE est nettement plus faible que celui du PET (µPTFE=0.1 ; µPET=0.35). Ceci peut s’expliquer par la différence de la morphologie cristalline de ces deux polymères étudiés [3-4]. En effet, l’observation microscopique des traces d’usure du PTFE a mis en évidence une structure lamellaire avec formation d’un tribofilm du polymère sur le TA6V par juxtaposition de copeaux d’usure dans la direction du glissement. En ce qui concerne le PET, qui se caractérise par une structure sphérolitique, l’observation microscopique montre la présence d’une couche de transfert granuleuse formée sur le plan en TA6V avec la présence de débris éjectés de part et d’autre de la trace d’usure. Ce mécanisme de transfert caractéristique des polymères thermoplastiques à structure sphérolitique est communément appelé « lumpy transfer » dans la littérature [5]. Les analyses FTIR et EDXA réalisées pour les deux systèmes ont confirmé la formation de la couche de transfert de polymère sur le corps antagoniste. Ainsi, l’ensemble de ces résultats permet de conclure que les deux matériaux étudiés, qui ont des structures morphologiques différentes, présentent deux types d’usure bien distincts: une usure adhésive pour le PET et une usure abrasive pour le PTFE. Les modes d’usure ne sont pas affectés par une modification de fréquence dans la gamme (0.5-5 Hz). Cependant on note que l’usure et le transfert augmentent avec la fréquence . Afin d’étudier l’effet de la rugosité (Ra) du corps antagoniste (TA6V), des traitements de polissage (poli-miroir) et de sablage (particules de corindon de taille 50, 100 et 250mm) ont été réalisés. La gamme de rugosité obtenue varie entre 0.3 et 2 μm. Les essais menés (f=5Hz, P=200N, δ=±500μm) ont montré que l’augmentation de la rugosité du contre-corps s’accompagne pour le PTFE d’une augmentation du transfert conduisant à une réduction de l’usure. L’augmentation de la rugosité diminue l’éjection des débris d’usure en dehors de la trace et favorise l’usure pour le PET. Des essais complémentaires à différentes fréquences dans la gamme d’étude sont en cours pour confirmer cette tendance

Comportement en flexion de matériaux composites à fibres courtes

Résumé : L'objectif de ce travail est l'analyse du comportement en fatigue d'un composite à matrice en polypropylène et fibres de verre courtes (type E) obtenu par le procédé d'injection. Les courbes de Wöhler sont tracées pour les critères de fin d'essais, N10, N20 Nous avons relevé les mécanismes de dégradation en temps réel lors des essais de fatigue et nous avons essayé de relier ces mécanismes aux interfaces générées par le procédé. Mots clés : Composite, Polypropylène, Statique, Fatigue, Rigidité, Mécanisme

Effect of Temperature on Fretting Fatigue Characteristics of Bismaleimide Matrix

For industrial composite structures, fretting friction is a critical problem. Thermosetting resins are promising materials for these structures due to good mechanical and thermal properties. Two mechanisms of the propagation of fatigue cracks in bismaleimide resin, i.e., the effect of the temperature and the type of the stress ate studied

Contribution à la compréhension de la fonctionnalisation mécanique de surface des composites à matrice thermoplastique (PEEK) destinés à l'assemblage par collage

L assemblage des matériaux composites thermoplastiques tel que le PEEK est l une des problématiques majeure de l industrie aéronautique. Actuellement, différentes techniques sont développées pour assurer l assemblage structural de ces matériaux, tels que : le soudage, le rivetage, le boulonnage et le collage. Les enjeux industriels majeurs sont principalement, à l heure actuelle, la conception des structures simplifiées au maximum afin de réduire les coûts de production et la réduction des consommations énergétiques. A cet effet, l industrie aéronautique fait fréquemment appel à l assemblage par collage en raison de nombreux avantages qu il offre (gain de poids, distribution régulière des contraintes, absence de trous) par rapport aux autres techniques existantes. Le PEEK (PolyEtherEtherKetone), est un matériau polymère semi-cristallin thermoplastique, à hautes performances. Ce matériau est souvent utilise dans l industrie aéronautique principalement renforce par des fibres de carbone ou de verre. Cependant, du fait du niveau élevé de sa résistance chimique l assemblage par collage du PEEK et de ses composites nécessitent des traitements de surfaces appropries et optimises. Or, afin d obtenir un system collé à haute performance, la problématique scientifique et technique doit être concentrée sur la jonction entre les éléments à assembler. En effet, la qualité de cette jonction est de la plus haute importance car elle doit permettre un transfert optimal des contraintes thermomécaniques lorsque l assemblage est soumis a ses conditions d'usage. Cette étude concerne donc, l amélioration des propriétés mécaniques (monotones et cycliques) de l assemblage par collage PEEK/PEEK. Dans cette optique, un traitement de surface simple de mise en œuvre est proposé. Ce traitement est le sablage, qui permet la modification topographique (morphologique) de surface. La compréhension des différents phénomènes d interaction aux interfaces intervenant dans l amélioration du comportement mécanique du joint de colle et qui s inscrit dans la triptyque : Rhéologie, Physico-chimie et topographie , est l enjeu scientifique majeur dans cette thèse. Dans un premier temps, l influence des paramètres du traitement tels que le temps de projection, la taille des particules, sur la morphologie de surface de différents matériaux à base de PEEK a été analysée, permettant ainsi d établir la corrélation entre les paramètres morphologiques et les mécanismes de modification topographique de surface intervenant pendant le traitement de surface. L un des facteurs clefs pour la compréhension des mécanismes d interaction entre l adhésif liquide et le substrat solide est la mouillabilité. L analyse du comportement au mouillage en fonction des différents paramètres du traitement a été réalisée. La mouillabilité des surfaces traitées est fortement affectée par la rugosité de surface créée après ce traitement. La relation entre les paramètres morphologiques et la mouillabilité a été discutée. Enfin, l influence des paramètres du traitement par sablage sur le comportement mécanique monotone et à long terme (essais de fatigue) sur la résistance du joint colle a été étudié à l aide d essais de cisaillement sur éprouvettes à simple recouvrement. Ceci a conduit, à la proposition de paramètres morphologiques surfaciques spécifiques pour l optimisation du comportement mécanique du joint de colle des matériaux composites à matrice PEEK.One of most problematic in the aeronautical industries is the structural joining of the high performance thermoplastic composites like PEEK composites. Actually, a lot of technologies are used for joining thermoplastic composites like welding, bolting, riveting, fastening and adhesive bonding. Due to the various advantages that characterize the adhesive bonding method, such an uniform stress distribution along the joint, weight light and cost reduction, makes this technique more desirable to join thermoplastic composites materials compared to the other joining techniques. PEEK (PolyEtherEtherKetone) is a semi crystalline thermoplastic material with high performance. This material is wildly used in aeronautical industries, principally, reinforced with carbon of glass fibres. However, its high chemical resistance makes the adhesive bonding of PEEK and its composites difficult and therefore an appropriate and optimised surface treatment is necessary. In the aim to obtain a bonded system with high performance, scientific and technical problematic should be focussed on the junction between adherents. Indeed, the quality of this junction is of utmost importance because it must allow optimum transfer of thermomechanical stresses when the assembly is subject to its terms of use. Though, at this time it is well known that thermoplastic composite materials are difficult to bond with out surface treatment. This study, therefore, relates to the improvement of mechanical properties (monotonic and cyclic) of the adhesive bonding system PEEK / PEEK. In this context, a surface treatment, easy to implement, is proposed. This surface treatment is sandblasting, which enables surface topographic (morphological) modifications. Understanding of various phenomena of interfaces interaction involved in the improvement of the mechanical behavior of the adhesive joint and is part of the triptych "Rheology, Physico chemistry and topography" is the major scientific challenge in this thesis. Initially, the influence of processing parameters such as the projection time, the particle size on surface morphology of various materials based on PEEK was analysed, thus allowing establishing the correlation between morphological parameters and modification mechanisms involved during surface treatment surface. One of the key factors for understanding the mechanisms of interaction between the liquid adhesive and the solid substrate is wettability. The analysis of the wetting behavior as a function of various parameters of the treatment was performed. The wettability of treated surfaces is strongly affected by surface roughness created after this treatment. The relationship between morphological parameters and wettability was discussed. Finally, the influence of sandblasting processing parameters on the mechanical behavior in monotoning and long term (fatigue tests) of the adhesive joint strength was studied, using single lap shear tests specimens. This has led to the proposal of specific surface morphological parameters for the optimization of the mechanical behavior of the adhesive joint of PEEK and its composites.LYON-Ecole Centrale (690812301) / SudocSudocFranceF

The Brescia Internationally Validated European Guidelines on Minimally Invasive Pancreatic Surgery (EGUMIPS)

Objective: To develop and update evidence-based and consensus-based guidelines on laparoscopic and robotic pancreatic surgery. Summary Background Data: Minimally invasive pancreatic surgery (MIPS), including laparoscopic and robotic surgery, is complex and technically demanding. Minimizing the risk for patients requires stringent, evidence-based guidelines. Since the International Miami Guidelines on MIPS in 2019, new developments and key publications have been reported, necessitating an update. Methods: Evidence-based guidelines on 22 topics in 8 domains were proposed: terminology, indications, patients, procedures, surgical techniques and instrumentation, assessment tools, implementation and training, and artificial intelligence. The Brescia Internationally Validated European Guidelines on Minimally Invasive Pancreatic Surgery (EGUMIPS, September 2022) used the Scottish Intercollegiate Guidelines Network (SIGN) methodology to assess the evidence and develop guideline recommendations, the Delphi method to establish consensus on the recommendations among the Expert Committee, and the AGREE II-GRS tool for guideline quality assessment and external validation by a Validation Committee. Results: Overall, 27 European experts, 6 international experts, 22 international Validation Committee members, 11 Jury Committee members, 18 Research Committee members, and 121 registered attendees of the 2-day meeting were involved in the development and validation of the guidelines. In total, 98 recommendations were developed, including 33 on laparoscopic, 34 on robotic, and 31 on general MIPS, covering 22 topics in 8 domains. Out of 98 recommendations, 97 reached at least 80% consensus among the experts and congress attendees, and all recommendations were externally validated by the Validation Committee. Conclusions: The EGUMIPS evidence-based guidelines on laparoscopic and robotic MIPS can be applied in current clinical practice to provide guidance to patients, surgeons, policy-makers, and medical societies.</p

Mortality and pulmonary complications in patients undergoing surgery with perioperative SARS-CoV-2 infection: an international cohort study

Background: The impact of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) on postoperative recovery needs to be understood to inform clinical decision making during and after the COVID-19 pandemic. This study reports 30-day mortality and pulmonary complication rates in patients with perioperative SARS-CoV-2 infection. Methods: This international, multicentre, cohort study at 235 hospitals in 24 countries included all patients undergoing surgery who had SARS-CoV-2 infection confirmed within 7 days before or 30 days after surgery. The primary outcome measure was 30-day postoperative mortality and was assessed in all enrolled patients. The main secondary outcome measure was pulmonary complications, defined as pneumonia, acute respiratory distress syndrome, or unexpected postoperative ventilation. Findings: This analysis includes 1128 patients who had surgery between Jan 1 and March 31, 2020, of whom 835 (74·0%) had emergency surgery and 280 (24·8%) had elective surgery. SARS-CoV-2 infection was confirmed preoperatively in 294 (26·1%) patients. 30-day mortality was 23·8% (268 of 1128). Pulmonary complications occurred in 577 (51·2%) of 1128 patients; 30-day mortality in these patients was 38·0% (219 of 577), accounting for 81·7% (219 of 268) of all deaths. In adjusted analyses, 30-day mortality was associated with male sex (odds ratio 1·75 [95% CI 1·28–2·40], p\textless0·0001), age 70 years or older versus younger than 70 years (2·30 [1·65–3·22], p\textless0·0001), American Society of Anesthesiologists grades 3–5 versus grades 1–2 (2·35 [1·57–3·53], p\textless0·0001), malignant versus benign or obstetric diagnosis (1·55 [1·01–2·39], p=0·046), emergency versus elective surgery (1·67 [1·06–2·63], p=0·026), and major versus minor surgery (1·52 [1·01–2·31], p=0·047). Interpretation: Postoperative pulmonary complications occur in half of patients with perioperative SARS-CoV-2 infection and are associated with high mortality. Thresholds for surgery during the COVID-19 pandemic should be higher than during normal practice, particularly in men aged 70 years and older. Consideration should be given for postponing non-urgent procedures and promoting non-operative treatment to delay or avoid the need for surgery. Funding: National Institute for Health Research (NIHR), Association of Coloproctology of Great Britain and Ireland, Bowel and Cancer Research, Bowel Disease Research Foundation, Association of Upper Gastrointestinal Surgeons, British Association of Surgical Oncology, British Gynaecological Cancer Society, European Society of Coloproctology, NIHR Academy, Sarcoma UK, Vascular Society for Great Britain and Ireland, and Yorkshire Cancer Research

Retrospective evaluation of whole exome and genome mutation calls in 746 cancer samples

Funder: NCI U24CA211006Abstract: The Cancer Genome Atlas (TCGA) and International Cancer Genome Consortium (ICGC) curated consensus somatic mutation calls using whole exome sequencing (WES) and whole genome sequencing (WGS), respectively. Here, as part of the ICGC/TCGA Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes (PCAWG) Consortium, which aggregated whole genome sequencing data from 2,658 cancers across 38 tumour types, we compare WES and WGS side-by-side from 746 TCGA samples, finding that ~80% of mutations overlap in covered exonic regions. We estimate that low variant allele fraction (VAF < 15%) and clonal heterogeneity contribute up to 68% of private WGS mutations and 71% of private WES mutations. We observe that ~30% of private WGS mutations trace to mutations identified by a single variant caller in WES consensus efforts. WGS captures both ~50% more variation in exonic regions and un-observed mutations in loci with variable GC-content. Together, our analysis highlights technological divergences between two reproducible somatic variant detection efforts

Suivi en multidétection in situ des processus de polymérisation des systèmes époxydes pour matériaux composites

Les matériaux composites à matrice organique bénéficient à la fois de bonnes propriétés mécaniques et de densités faibles. Ils sont désormais utilisés dans l'industrie comme pièces de structures primaires, en particulier pour des applications aéronautiques. Le vieillissement, le transfert de charge et le comportement hors axes sont directement dominés par les propriétés viscoélastiques de la matrice et donc par les conditions d'élaboration. Il y a donc un besoin croissant de capteurs, capables d'effectuer un contrôle in situ et en temps réel de la fabrication de ce type de matériaux. Cette étude propose de suivre les mécanismes de réticulation d'une résine époxy/amine en utilisant simultanément trois capteurs immergés dans le polymère. Le principe de fonctionnement du capteur fibre optique est basé sur la mesure de la distribution angulaire de la puissance lumineuse transmise par une fibre optique. Cette fibre est préalablement dénudée dans sa partie centrale et immergée dans la résine. Il est alors possible de suivre les variations de l'indice de réfraction du polymère. L'analyse diélectrique mutli-fréquences permet de concevoir un capteur in situ capable de mesurer la conductivité et la permittivité complexe du milieu environnant. La conductivité, paramètre lié aux mouvements des porteurs de charges, témoigne de l'avancement de la réaction. Les techniques ultrasonores sont généralement utilisées pour la caractérisation des propriétés mécaniques des matériaux. Pour cette application in situ, un implant piézo-électrique est immergé dans la résine en polymérisation. La mesure de l'impédance électrique aux bornes de cet élément permet d'accéder aux propriétés rhéologiques du polymère. Ces paramètres, déterminés simultanément avec les trois techniques, permettent de comprendre les différentes étapes de la réaction de réticulation du point de vue de la mobilité moléculaires, de la viscosité, de la densité et des propriétés mécaniques du matériau.Fibre reinforced plastics offer high specific mechanical properties (performance vs. weight ratio). Thus during the last decade, they have been increasingly used as components in engineering structures and particularly for aeronautical applications. Ageing, load-transfer, and off-axes behaviour of composites are directly dominated by the viscoelastic matrix properties linked to cure process. So, there is a growing need for sensors which provide real-time, in situ monitoring of the manufacturing process. This study proposes to follow the cure mechanism of an epoxy-amine resin using simultaneously three sensors embedded in the material. The fibre-optic sensor is based on the measurement of angular distribution of light transmitted through an optical fibre inside the cured polymer. The original siloxane cladding is removed from the central part of the fibre. Then a sample of curing epoxy is placed around the stripped region. It is thus possible to monitor the refractive index variation of the polymer. Frequency dependant dielectric measurements provide a sensitive in situ sensor able to access to the electrical conductivity and complex permitivity of the surrounding medium. The conductivity parameter related to the ionic mobibity is linked to the polymerisation advancement. The ultrasonic waves are generally used for global characterisation of mechanical properties. For in situ applications, a peizoelectric implant is embedded in the structure during its processing and the rheological properties of such a material-system can be monitored. The parameters, determined simultaneously with these three techniques, allow to understand the different steps of the epoxy cure regarding molecular motion, viscosity, density and their consequences on the mechanical properties of the material.LYON-Ecole Centrale (690812301) / SudocSudocFranceF

Study of the behavior to the shock and in fatigue of the composites with thermoplastic matrix reinforced by discontinuous glass fibers

Within the framework of the development of the beams of cars in composite, we led a study on composites to thermoplastic matrix reinforced by noncontinuous glass fibers. The use of composite materials with organic matrix became traditional in the industry of transport and particularly in the car. It increases the freedom of style and also allows a profit of weight and sometimes of cost of the unit. In spite of the low level of the working stresses currently envisaged at the time of their design, it is important to guarantee the reliability of these structures while being ensured of their behavior to the mechanical requests in service which are largely dynamic stresses. The control of the fatigue behavior of these composites thus becomes necessary. The answer to the impact of composite materials is studied also much since the realization of primary composite structures. Indeed, the fall of a tool during the assembly or the maintenance of such a structure can cause damages no visible with the eye, being able to involve the ruin in the long term. The composites with reinforced thermoplastic matrix glass fibers are prone to the same phenomena. It is paramount to know their behavior under impact to make sure of their reliability. Moreover these composite materials are likely to be used like absorbers of energy, in particular for the cars. It is thus important to optimize them for this use. Key words: Composites, tiredness, shock, fiber