Un material compozit este un ansamblu de cel puțin două componente nemiscibile (dar având o capacitate mare de penetrare) ale căror proprietăți se completează reciproc. Noul material astfel format, eterogen, are proprietăți pe care componentele singure nu le au.
Acest fenomen, care face posibilă îmbunătățirea calității materialului în fața unei anumite utilizări (ușurință, rigiditate la efort etc. ) explică utilizarea tot mai mare a materialelor compozite în diverse sectoare industriale. Cu toate acestea, descrierea detaliată a compozitelor rămâne complexă din punct de vedere mecanic datorită neomogenității materialului.
Un material compozit este compus după cum urmează: matrice + armare + opțional: umplutură și / sau aditiv . Exemple: beton armat = compozit beton + armătură din oțel , compozite sau fibră de sticlă + rășină poliesterică .
Armarea este cadrul care ocupă majoritatea forțelor mecanice. Armăturile pot fi clasificate în funcție de:
Tabelul următor rezumă aranjamentele posibile ale diferitelor forme de armare într-un material compozit:
Tipul de armare | Armare neorientată | Armare orientată |
---|---|---|
Fibre lungi sau continue | Covor lung din fibre | Paralel între ele: armare unidirecțională,
Conform unui unghi predefinit ( 45 e de exemplu unul față de celălalt): armare multidirecțională: armătură țesută, |
Fibrele scurte | Covor de fibre tocate, exemplu: plăci de vafe | Orientare preferențială, exemplu: placă aglomerată orientată (OSB) |
Taxe | Mai ales | Este posibilă orientarea preferențială |
Armarea poate fi singură într-o matrice (compozit omogen) sau asociată cu o armare de altă natură (compozit hibrid).
Fibrele au, în general, o rezistență bună la tracțiune, dar rezistență la compresiune redusă .
Printre cele mai utilizate fibre putem menționa:
Scopul principal al matricei este de a transmite forțe mecanice la armare. De asemenea, asigură protecția armăturii față de diferite condiții de mediu. De asemenea, face posibilă acordarea formei dorite produsului produs.
Astăzi există un număr mare de materiale compozite care sunt clasificate în general în trei familii, în funcție de natura matricei:
În cazul CMO-urilor (compozite cu matrice organică) principalele matrice utilizate sunt:
În cazul CMC (compozite cu matrice ceramică), matricea poate fi realizată din carbură de carbon sau siliciu . Aceste matrice sunt depuse fie prin depunere chimică de vapori (CVD) prin densificarea unei preforme de fibre, fie din rășini de cocsificare cum ar fi rășini fenolice (în cazul matricilor de carbon).
În cazul CMM-urilor (compozite cu matrice metalică), materialul compozit constă din:
Din încărcături (minerale, organice sau metalice) și aditivi sunt aproape întotdeauna încorporați în matrice.
Modelarea materialelor compozite poate avea loc prin procedee manuale sau mecanizate. În general, instrumentele necesare proceselor mecanizate sunt amortizate prin producerea în serii medii și mari; de aceea procesele manuale sunt mai potrivite pentru serii mici din punct de vedere economic.
Printre procesele manuale, putem distinge:
Procesele mecanizate sunt:
Câteva exemple de materiale compozite:
Conținutul acestei secțiuni este preluat în principal din lucrarea „Lauda amestecului: materiale noi și filozofie veche ” de Bernadette Bensaude-Vincent . Această lucrare scrisă de un filozof și istoric al științei urmărește istoria compozitelor de la punerea în discuție a gândurilor fondatoare ale antichității până în 1998, anul publicării sale.
Cuvântul „material” provine din latinescul „mater” care înseamnă mamă, generatoare de putere. În greacă , acest cuvânt este asociat cu „hulé” și „argint”, termeni care desemnează diferitele specii de lemn și pădure, puterea germinativă.
Inițial, acest cuvânt are, prin urmare, o conotație sălbatică. Este necesar să ne confruntăm cu natura pentru a obține un material și pentru a putea instala lumea organizată a oamenilor. Prin urmare, materialele prezintă o mare provocare.
Cuvântul „compozit” provine din latinescul „compositus” care înseamnă amestec. De asemenea, înseamnă combinarea mai multor arte în aceeași structură. În cazul materialelor, prin urmare, este vorba de combinarea mai multor materiale cu diverse proprietăți pentru a realiza una.
Comparativ cu istoria omenirii, denumirea de „material compozit” este foarte recentă. Cu toate acestea , aceste tipuri de materiale par să existe pentru o lungă perioadă de timp, deși într - o altă formă decât cea cunoscută din XX - lea secol .
Unul dintre primele materiale compozite utilizate de oameni a fost lemnul . Într-adevăr, acest material natural este compus dintr-o matrice ( lignină ) și o armătură de fibre ( celuloză ), ceea ce îl face un compozit. Lemnul are diferite calități (rezistență, ușurință, manevrabilitate etc.) și asta i-a permis să devină cel mai utilizat material din istoria omenirii.
De-a lungul veacurilor, companiile au folosit adesea amestecuri care se îmbină cu materiale compozite. Există , de exemplu, bitum ranforsate cu paie tocate în Mesopotamia (în 3 - lea mie de ani) utilizate pentru pardoseli rezistente la apă , printre altele și pentru a sigila carenele navelor. Există, de asemenea , mortar roman, un amestec de var stins, apă și nisip cu întăriri în plăci sau pietricele îndoite. Scopul acestor amestecuri este de a crea un material cu proprietăți mai bune.
Studiul și crearea de substanțe artificiale începe în al XVII - lea secol, după o controversă lungă între alchimiști și adversarii lor, invocând Aristotel pentru a condamna orice asociere care ar concura bine cu natura.
Din secolul al XVIII- lea, Europa începe să se uite la manechin, adică să înlocuiască unele elemente de bază cu altele create de oameni. Există o adevărată voință politică și o utilitate socială pentru a realiza acest lucru, în special pentru a evita dependența de anumite materii prime și pentru a crește profitabilitatea economică a națiunilor, deși costurile inițiale sunt foarte substanțiale. Națiunile apelează apoi la companii pentru a dezvolta domeniul, dar acestea din urmă împărtășesc doar rezultatele și împiedică diseminarea acestor noi cunoștințe.
Fizicienii, chimiștii și alți oameni de știință caută apoi o modalitate de a transmite această artă a materialelor păstrate prețios de corporații. Academia de Științe va avea o foarte mare influență în această difuzie, în special prin intermediul unei colecții de lucrări numite „ Descrieri des Arts et Métiers “. Scopul său este de a promova tehnologia și de a crește economia națională. Știința rămâne în urma companiilor, în special din cauza costului exorbitant al cercetării. Se consideră de preferat să pariați pe producători care pot face un număr mare de teste pentru a încerca să obțină rezultate.
În XIX - lea secol, revoluția industrială schimbă drastic modul în care companiile operează. Pentru a satisface noile nevoi tehnice ale producției pe linia de asamblare, în fabrici vor fi înființate în mod sistematic laboratoare de testare și cercetare. Cercetarea este încă în principal empirică și duce adesea la erori.
Este în Europa, la sfârșitul XIX E secol, că cercetarea în mediul universitar începe. Primele studii asupra metalelor, efectuate de fizicieni și nu de metalurgieni, așa cum se întâmpla până atunci, ridică întrebări cu privire la structurile microscopice și aliajele . Acești fizicieni realizează că, combinând anumite metale cu proprietăți diferite, obțin performanțe mai bune. Acesta este începutul optimizării materialelor. Odată cu avansarea tehnologiei și utilizarea microscopului, posibilitățile par a fi nesfârșite. Dar aici, din nou, progresul este în mare parte palpitant.
Sfârșitul secolului al XIX- lea a fost marcat de războaie economice în industrie între Franța, Marea Britanie și Germania. Națiunile creează strategii de cercetare și investesc fără a conta pentru a obține cel mai interesant produs. „Crearea laboratoarelor de cercetare [...] și investițiile grele înseamnă că știința este integrată în strategia industrială și că devine o armă ofensatoare.” În același timp, țările investesc în cercetarea materialelor sintetice pentru a evita dependența, așa cum a fost cazul cauciucului .
Deși originea sa pare că datează din Antichitate , plasticul a fost reinventat în 1910 ca înlocuitor al fildeșului în bilele de biliard , dar abia în anii 1930 oamenii de știință au început să studieze polimerii și fibrele, la baza materialelor plastice și compozite. Începe cercetarea majoră a plasticului armat , finanțată de guverne și investitori privați. În ciuda investițiilor imense, primele produse fabricate în polimer sau în rășină armată rămân exploate izolate, iar aplicațiile din viața de zi cu zi sunt aproape inexistente.
În 1939, fabrica franceză „Fabricarea izolatorilor și a obiectelor turnate” a combinat rășina și fibra de sticlă. Folosit mai întâi pentru întărirea elicelor aeronavelor și a undițelor de pescuit, acest material compozit a fost apoi folosit în construcția navală în timpul celui de- al doilea război mondial , apoi în aeronautică în perioada postbelică. Cu numeroasele lor finanțări, Statele Unite , Marea Britanie și Japonia sunt instigatorii dezvoltării materialelor plastice armate cu fibră de sticlă . Neavând cunoștințele de modelare și utilizare a rășinilor, procesele de fabricație vor fi mult modificate între 1946 și 1951. Turnarea rășinii și amplasarea fibrelor sunt similare cu haute-couture ( țesut). , Drapaj și împletitură ) și muncitorii reînvățează know-how-ul unui meșter.
Războiul rece izbucnește. Pentru a satisface nevoile cuceririi spațiului și ale cursei înarmărilor nucleare , URSS și Statele Unite dezvoltă materiale de înaltă performanță care combină ușurința, diferite puncte forte și alte proprietăți fără precedent. Rivalitatea dintre cele două puteri permite o creștere puternică a cunoștințelor științifice în materiale compozite. În acest moment s-a născut în rândul populației imaginea forței motrice din spatele istoriei materialelor compozite, adică numai pe baza cercetărilor teoretice din laborator, ceea ce duce uneori la lăsarea în „umbră a cercetării empirice inițiale .
Primele aplicații ale plasticului armat cu fibră de sticlă au avut loc în aviația civilă și militară în anii 65, apoi în construcție câțiva ani mai târziu. În Franța, asociațiile profesionale recunosc apariția unui nou tip de material. Producția mondială de plastic armat a fost de 666.000 de tone în 1968 (mai mult de jumătate din aceasta din partea Statelor Unite). Sectoarele care consumă cel mai mult sunt construcțiile, spațiul și navalul. Există atunci o mulțime de speranțe în aceste noi materiale cu proprietăți fără precedent, în special în sectorul auto și în vederea distribuției în masă viitoare.
Cu toate acestea, viitorul materialelor de înaltă performanță a fost incert în anii 1970, deoarece, în afară de materialele plastice armate, acestea erau încă prea scumpe.
Între 1970 și 1980, sectorul materialelor compozite s-a extins la bunurile de larg consum. Guvernele definesc apoi o politică de cercetare și dezvoltare mai rapidă decât cea a programelor spațiale majore și oferă asistență financiară companiilor. Scopul este acum de a generaliza proprietățile acestor materiale de înaltă performanță utilizate în aeronautică pentru a obține produse mai puțin costisitoare care pot fi produse în serie.
Diversitatea materialelor compozite este atunci importantă. Multe misiuni de materiale au început în Statele Unite din anii 1970 și s-au răspândit în Europa în anii 1980. A fost epoca de aur a materialelor compozite. Dăm frâu liber imaginației, cercetării și evoluțiile nu sunt limitate în ceea ce privește bugetul. O „misiune materială” presupusă să enumere toate compozitele a fost lansată în 1982, dar proiectul a fost abandonat deoarece cantitatea de materiale a făcut-o impracticabilă. Publicul larg vede apariția unor noi materiale de calitate create pe măsură. „Înaintea oricărui gest tehnic, de constrângere pentru orice gest tehnic, materialul a devenit un obiect în sine de modelat, adică a devenit el însuși un obiect tehnic, acum este desenat, conceput, dezvoltat și materializat” . Acum materia are o funcție.
Prin urmare, este o chestiune de mare noutate, deoarece aceste produse sunt adesea prezentate de guverne, precum și de producătorii de compozite, ca o consecință directă a marilor aventuri spațiale și nucleare care au avut loc în timpul Războiului Rece. Cu toate acestea, noul termen trebuie să fie calificat din două motive. Pe de o parte, procesele de fabricație a compozitelor sunt parțial inspirate de know-how mai vechi. Pe de altă parte, conceptul de amestec și funcționalism la baza materialelor compozite este omniprezent în natură și, prin urmare, acest concept nu este complet nou.
Pe o perioadă de 30 de ani (1950-1980), dezvoltarea compozitelor a dus la explozia IMM-urilor (30.000 de angajați în materiale compozite, dintre care 5% în materiale de înaltă performanță). Identitatea acestor profesioniști în materiale nu este clar definită deoarece acest sector a suferit o redefinire globală care necesită efort suplimentar în amonte de producție și cunoștințe suplimentare pentru lucrători, care se opune producției în lanț. Slujba fiecărui actor nu mai este clar definită. Mulți oameni de știință migrează în industrie în timp ce lucrătorii dobândesc cunoștințe fizice sau chimice.
Școlile de inginerie și universitățile oferă pregătire specializată la nivel înalt (bac +4 sau +5). Cu toate acestea, întrucât unii dintre lucrători au cel mult o pregătire tehnică, aceștia sunt instruiți la locul de muncă, într-o companie. Din rivalitate economică, acestea din urmă dezvăluie foarte puțin cunoștințele astfel dobândite și cunoștințele sunt transmise încet. Pentru cei implicați în acest domeniu, nu există o pregătire prealabilă în materie. Se dobândește făcând fizică, chimie și experiență practică.
Materialele compozite vor face posibilă reînvierea unei ambarcațiuni care este condamnată să dispară. Muncitorii dobândesc astfel o tehnică extrem de precisă, care este dificil de integrat în producția de lanț. Deși producția de masă automatizată rămâne, pentru promotorii compozitului, un ideal de realizat pentru dezvoltarea deplină a acestui sector, cunoștințele tacite acumulate prin măiestrie și experiență sunt încă recunoscute ca factori de inovație. În special această acumulare de gesturi, conștientizare profesională și descoperiri au reușit să simplifice și să optimizeze munca sau chiar să reducă riscul de neplată. Cu toate acestea, această producție artizanală este lentă și costisitoare, ceea ce face companiile compozite mai puțin competitive cu industria materialelor necompozite. Pentru a remedia acest lucru, companiile vor reuși să separe producția în două faze: o primă fază de preparare artizanală în timpul căreia lucrătorii pregătesc un semiprodus și o a doua fază de turnare continuă mai ușor automatizată în timpul căreia se finalizează acest semiprodus.
Creșterea puternică a dezvoltării materialelor compozite la sfârșitul anilor 1980 (+ 10% / 13% din producție) a dat loc unei scăderi semnificative la începutul anilor 1990 (-4,5%).
Într-adevăr, recesiunea de la începutul anilor 1990 a forțat guvernele să reducă bugetele alocate acestui domeniu. În plus, își dau seama că performanța rămâne costisitoare în comparație cu utilizarea curentă și că proiectele majore (inclusiv explorarea spațiului și utilizarea energiei nucleare ) nu au avut beneficiile scontate. Există puțină aplicare directă în viața de zi cu zi. Această tehnologie personalizată nu pare încă compatibilă cu distribuția în masă, deși continuă să fie utilizată în mai multe domenii, în special sporturi la nivel înalt , automobile și chiar aviație .
Cercetările și interesul în acest domeniu redau odată cu trecerea crizei. Numărul de materiale compozite este în continuă expansiune. Concurența dintre materiale, diversitatea tipurilor de compoziții, precum și evoluția perpetuă a specificațiilor necesită instrumente de comparație simple și eficiente. Întâlnirea cu IT și globalizarea bazelor de date structurate face posibilă răspunderea la această cerere, în special datorită software-ului pentru selectarea materialelor sau a proceselor de fabricație, modulelor de estimare a costurilor și bazelor de date. Sosirea inteligenței artificiale și CAD (proiectare asistată de computer) în acest domeniu va permite studii de caz foarte precise și crearea de algoritmi genetici care să permită găsirea celor mai bune soluții sau a celor mai bune compromisuri pentru fiecare situație. Alegerea este, prin urmare, mai ușoară și mai adecvată, ceea ce economisește bani și bani.
Din anii 2000, cercetătorii au fost interesați de structura materialelor naturale, deoarece majoritatea sunt multifuncționale ( pielea servește, de exemplu, atât ca barieră, cât și ca membrană). Bogăția acestor materiale se regăsește în multitudinea posibilităților de aranjamente la scară moleculară.
Corpul de cunoștințe despre materiale nu mai pot fi apoi exploatate numai de abordare „proces și eroare“ al XX - lea secol. Într-adevăr, cercetătorii știu acum că proprietățile globale ale unui material compozit depind de structura acestuia, de proprietățile mecanice la nivel molecular, de parametrii rășinii și fibrelor, de diverse fenomene fizice și / sau chimice cu care va fi confruntat. În timpul fabricării și utilizării sale, precum și alți parametri materiali. Pentru a înțelege comportamentul general al unui material și pentru a putea proiecta materiale optimizate pentru specificații complexe, cei implicați în domeniu vor recurge apoi la modelare . Aceste descoperiri, precum și noile instrumente informatice schimbă modul de gândire asupra materialelor: prin urmare, acestea nu mai sunt luate în considerare pentru o singură aplicație specifică, ci pentru a îndeplini uneori criterii opuse și astfel satisface un set de proprietăți.
În domeniul nanotehnologiilor , materialele compozite, purtătoare de utopie, permit totul, deoarece materialele personalizate pot fi fabricate atom cu atom. Potrivit doamnei Bensaude-Vincent, „materia este atât de informată încât o moleculă în sine devine o mașină” Acum este vorba de o mașină moleculară , de o materie care însuși îndeplinește mai multe funcții. În acest domeniu, multifuncționalul a devenit un model.
XX - lea secol este un secol , care caută să se elibereze de această chestiune. Materialele compozite au fost proiectate de muncitori, apoi și de fizicieni și chimisti, cu scopul de a îmbunătăți materialul, făcându-l funcțional și nu mai doar structural sau decorativ, așa cum se întâmpla înainte. Există o scădere a consumului de materiale de către producătorii de materiale compozite. Într-adevăr, performanța și proprietățile necesită mai puțin material. Turnul Eiffel este un bun exemplu: construcția sa necesară 7000 de tone de oțel în timp ce la sfârșitul XX - lea secol, 2.000 de tone de compozit ar fi fost suficient. Aceasta face parte dintr-o evoluție globală legată de stilurile noastre de viață (inteligența și reflecția au prioritate asupra cantității). Cunoștințele dobândite în secolul al XXI- lea în materii și materiale compozite permit continuarea procesului de optimizare care răspunde cerințelor de mai multe și mai precise și adesea par incompatibile. Yves Bréchet oferă un bun exemplu al acestor constrângeri opuse citând cazul firului electric: „[...] evident trebuie să conducă electricitatea, ceea ce ne cere mai mult sau mai puțin să realizăm un metal [...]] și dacă Făcuse asta pur și simplu prost, nu aș fi făcut un cablu, ci o tijă. Deci, pentru a putea realiza un cablu, aș fi adăugat flexibilitate, flexibilitate care este intrinsec contradictorie cu conexiunea puternică pe care o avem în metal. "
Potrivit dnei Bensaude-Vincent, există un decalaj între posibilitățile deschise de aceste materiale noi și discursul inovatorilor compoziți, în special în domeniul nanotehnologiilor și biotehnologiilor. Ultimul motiv într-un mod foarte clasic, adică spune că vor să controleze materia sau chiar să se elibereze de ea, în timp ce ceea ce fac este mai asemănător cu un parteneriat cu natura decât cu o dominație.
Majoritatea compozitelor se bazează pe polimeri termorezistenți, ceea ce le face dificilă reciclarea . Prin urmare, această constrângere se opune dezvoltării durabile . De asemenea, putem vedea noi cercetări axate pe biocompozite, în special cu fibre din plante. Biocompozitele sunt materiale formate dintr-o matrice (rășină) și o întărire a fibrelor naturale provenite de obicei din plante sau celuloză (fibre de lemn, cânepă etc. ). În plus, ele contribuie la respectarea mediului, deoarece sunt biodegradabile , utilizate în ingineria țesuturilor, aplicații cosmetice și ortodonție. Aceste biocompozite nu sunt încă pregătite pentru a fi comercializate pentru sectoarele de înaltă tehnologie. Industria franceză este foarte interesată de acest tip de material.
Un compozit este complet biodegradabil numai dacă matricea utilizată, pe lângă fibrele naturale, este ea însăși (de exemplu PLA, acid polilactic ). În cazul în care se utilizează o rășină de tip „convențional” (poliester, epoxidic etc. ), avantajul utilizării fibrelor naturale ca armare va fi natura regenerabilă a acestora, dar nu putem vorbi despre un compozit biodegradabil. Materialele compozite au un impact asupra mediului .
În practică, utilizările materialelor compozite sunt numeroase. Printre acestea, există mai multe domenii în care aplicațiile sunt diverse. De exemplu, există automobile , aviație , cercetare spațială sau sport . La nivel sportiv pot fi menționate echipamente precum schiul, racheta de tenis sau chiar bățul de hochei. Obiecte noi, cum ar fi protezele, au fost, de asemenea, mult îmbunătățite și au fost utilizate atât în sporturile cu handicap, cât și în viața de zi cu zi a persoanelor cu dizabilități, permițând unor persoane să-și continue activitatea profesională, de exemplu.
Inovația în sport poate avea mai multe obiective foarte distincte: dezvoltarea unui sport, de exemplu prin creșterea eficienței și performanței sau prin creșterea caracterului său spectaculos, crearea de noi sporturi datorită invențiilor tehnologice sau deschiderea unui sport către un grup mai mare. practicieni.
Aspectul financiar și concurența dintre diferite companii pot aduce, de asemenea, un aspect negativ acestor mari inovații. Dacă o companie investește în cercetarea materialelor compozite printr-un laborator sau un birou de proiectare, concurenții săi sunt obligați să facă același lucru sau riscă să dispară.
Două exemple ilustrează acest lucru. În primul rând schiul alpin în care inovația are ca scop dezvoltarea sportului competitiv sau recreativ și, apoi, a handisportului care arată cum anumite progrese au deschis accesul la sporturi noi.
Impactul compozitelor asupra schiului alpinSchiul a apărut cu câteva mii de ani î.Hr. sub formă de scânduri simple de lemn folosite pentru a se deplasa pe zăpadă. Prin urmare, a fost întotdeauna legată de compozite. Este sfârșitul XIX - lea secol , care sunt organizate primele concursuri de viteză și că vom începe să se dezvolte. Începutul XX - lea secol se caracterizează prin industrializarea schi alpin cu ca evidenția prima Olimpiada de Iarnă din Chamonix în 1924, deși alpin apar doar în Garmisch-Partenkirchen , în 1936. La acea La acea vreme, schiuri au fost realizate în principal din lemn și abia mai târziu și-au făcut apariția schiurile hibride realizate parțial din materiale compozite (altele decât lemnul). Din 1950, după cel de- al doilea război mondial , vor fi făcute multe schimbări (materiale, legături, bețe etc.).
Schiul poate fi considerat ca un fascicul eterogen multistrat format din diferite elemente. Dintre acestea, mai multe sunt realizate, cel puțin parțial, din materiale compozite. Există, în special, miezul, partea centrală a schiului, încă mai ales din lemn laminat lipit, care permite mecanizarea fibrelor pentru a crește performanța. Pentru a le face mai rigide, schiurile de curse pot fi echipate cu plăci de titan sau alte materiale extrem de rigide. Părțile, altele decât nucleul, utilizează, de asemenea, tehnologia specifică compozitelor. De exemplu, se poate menționa un strat de compozit cu o armătură din fibră de sticlă / rășină epoxidică deasupra tălpii sau altele armături din aliaj de aluminiu combinate cu cele din sticlă / epoxidic.
Schiul este o structură extrem de eterogenă, deoarece este compus din mai multe elemente de natură foarte diferită care, ele însele, pot fi compuse dintr-un ansamblu compozit.
Alte echipamente au fost studiate pentru a crește performanța. Căștile, de exemplu, sunt fabricate din materiale care au cea mai mică rezistență posibilă la aer și uneori, în ciuda pierderii rezistenței și, prin urmare, a siguranței pe care aceasta o generează.
Mai multe lucruri pot complica căutarea și utilizarea noilor tehnologii. În primul rând, reglementările sportive pot limita îmbunătățirile. Așa s-a întâmplat cu schiorul canadian Ken Read în 1979 după victoria sa în coborâre de la Morzine-Avoriaz. El a fost descalificat deoarece combinația sa hibridă s-a dovedit a nu respecta standardele de permeabilitate autorizate de reglementările Federației Internaționale de Schi . Acest lucru ne permite să vedem unul dintre aspectele dăunătoare ale progreselor tehnologice: inovația în serviciul de înșelăciune, adică utilizarea noilor tehnologii pentru a încerca să ocolim eventualele lacune din reglementări. În plus, performanța nu este singurul aspect căutat de inovație. Confortul, de exemplu, este elementul esențial al turiștilor care merg la schi. Acestea nu sunt neapărat aceleași materiale care urmează să fie utilizate în sporturile de înaltă tehnologie sau de agrement și acest lucru face dificilă căutarea diferitelor mărci, care nu pot acționa simultan pe toate fronturile. Pentru a termina de ilustrat acest lucru, exemplul de securitate menționat mai sus spune foarte mult. În sportul de înaltă tehnologie, anumite cerințe de performanță au condus la dezvoltarea de materiale extrem de aerodinamice, uneori în detrimentul siguranței. În sportul de agrement, este, în general, inversul, iar siguranța este unul dintre criteriile esențiale pentru atragerea consumatorilor.
Exemplul schiului ilustrează complexitatea progreselor tehnologice în sport și, în special, a materialelor compozite. În plus față de a avea echipamente complexe formate din mai multe compozite diferite, proprietățile dorite variază enorm în funcție de tipul de utilizare dorit.
Cazul sporturilor cu dizabilități sau al bărbatului „hibrid”În contextul sporturilor cu dizabilități, proteza este o parte integrantă a performanței sportivului. Compozitul nu mai este un obiect „extern” corpului ci într-adevăr o extensie directă a corpului sportivului. Această substituție dă naștere unei categorii de oameni definiți ca „ hibrizi ” (amestec de corp uman și tehnologie ). Hibridizarea produce compensare adaptivă și alocare funcțională a corpului. Potrivit lui Henry Dougan, hibridizarea este bivalentă: „Procesele de hibridizare perturbă granițele fixe, pot provoca reacții brutale care vizează întărirea markerilor esențialiști” sau pentru Jean-Michel Besnier , tehnica ne obligă să reinventăm totul, fie el uman, moral sau valoric. A deveni unul cu tehnică nu mai este doar un obicei, ci într-adevăr o modificare reală a propriei persoane. Hibridul este un amestec mixt și confuz, deoarece delimitarea dintre natură și artificiu produce o tulburare de identitate.
Înainte de anii 1960, când primele Jocuri Paralimpice oficiale aveau să aibă loc la Roma, nu se făcea încă distincția între sportivul valid și invalidul, deoarece conceptul de handicap este încă slab definit în contextul sportiv. Prin urmare, era obișnuit să vezi sportivi , oricine ar fi aceștia, participând la aceleași evenimente sportive; de exemplu Karoly Takacs , tir ungur amputat de mâna dreaptă în (1948) sau George Eyser , gimnast cu o singură picioare (1904). Abia după 1960 s-a făcut distincția, dar a generat totuși controverse.
În întrebările actuale despre granițele umane, cel mai cunoscut caz este cel al lui Oscar Pistorius , un sportiv sud-african cu dublă amputare a picioarelor. El trebuie privit ca o excepție, deși are două proteze, el aleargă cu cei apți și asta generează vaste controverse. Prin urmare, este un sportiv cu dizabilități care a alergat atât în handisport, cât și cu aptitudini.
Pare a fi chiar întruchiparea dezvoltării intervenției biotehnologice care beneficiază în sine de progresele legate de materialele compozite, într-o asemenea măsură încât performanța sa ar fi de neegalat fără ajutorul tehnologiei :
„Mărimea protezelor sale ar crește dimensiunea pașilor săi. Acolo unde aparatul oponenților săi „simpli amputați” nu poate depăși în dimensiune piciorul valabil, Pistorius este acuzat că a profitat de dubla sa amputare pentru a crește artificial. "
Controversa constă în faptul că performanța potențial superioară a sportivilor abili este posibilă numai cu un aparat care înlocuiește o parte a corpului atletului. Situația din jurul clasificării sale sportive arată că Oscar Pistorius este un „amestecat” problematic: el este atât om, cât și mașină. Corpul său sportiv este o hibridizare cu o proteză compusă din lame din fibră de carbon . Ca „sportiv cu dizabilități”, hibridizarea sa tehnologică este o obligație legată de disciplina sa, dar poate fi considerată prea importantă în comparație cu alți sportivi.
Asistența mecanică, făcută posibilă în special prin dezvoltarea materialelor compozite care constituie protezele sportivilor, poate promova crearea de „superumani cu performanțe de neegalat”. Handisportul este martor direct la această evoluție folosind diferite tehnologii.
Comportamentul unui material compozit este descris după cum urmează, folosind formalismul euclidian al mecanicii continuumului :
Problema de mai sus nu poate fi rezolvată simplu, decât în cazul geometriilor foarte simple (incluziuni sferice, fibre, foi stivuite sau, în general, în cazul incluziunilor de formă elipsoidală).
Cercetarea urmărește să descrie comportamentul compozitului fără a cunoaște neapărat geometria exactă a acestuia, încercând să limiteze energia de deformare a compozitului (energia de deformare a unui material este). Astfel, putem cita limitele:
Mecanica compozitelor este încă un domeniu de cercetare activ teoretic: comportament mecanic sau electric, liniare, neliniare, viscoelastic , cu fisuri sau plasticitate , flambaj , etc.
O limitare a acestei modelări este că nu este posibil să se cunoască cu precizie microgeometria unui compozit real: există întotdeauna defecte; dar modelizarea face posibilă descrierea într-un mod destul de precis a legii constitutive.
Un alt interes al acestei cercetări teoretice între geometria unui compozit și legea constitutivă a acestuia este întruchiparea unui material ale cărui caracteristici mecanice au fost obținute prin optimizarea computerului.
În alte proiecte Wikimedia: