Cette thèse porte sur l’étude du comportement mécanique et vibratoire d’un composite biosourcé incorporant un matériau viscoélastique. Les matériaux étudiés sont des stratifiés en composite lin/greenpoxy et des stratifiés viscoélastiques composés d'un noyau viscoélastique en caoutchouc naturel confiné entre deux composites. La première partie du travail a été consacrée à l’étude de l’influence de l’intégration de la couche viscoélastique sur le comportement mécanique des composites. L’analyse des résultats expérimentaux et l’observation des signaux d’émission acoustique obtenus dans ces composites soumis à différentes sollicitations mécaniques en statique et en fatigue ont permis d’identifier les signatures acoustiques des mécanismes d’endommagement prépondérants dans les deux matériaux. Dans un deuxième temps, les propriétés dynamiques de ces composites ont été déterminées à partir des essais de vibration. Les résultats obtenus ont montré que la couche viscoélastique a joué un rôle majeur dans l'amortissement et la dissipation d'énergie des composites. Suite à cette analyse, nous avons mis en place une procédure, utilisant la méthode des éléments finis, pour calculer l’amortissement de ces matériaux. Dans le but de mettre en évidence l’influence des caractéristiques de la couche viscoélastique, une étude paramétrique a été menée sur le composite viscoélastique, permettant d’optimiser l’amortissement de ce matériau en faisant varier divers paramètres. Enfin, le comportement visqueux des composites a été caractérisé par la méthode de résonance non linéaire en faisant varier l’amplitude d’excitation. / This thesis focuses on the study of the mechanical and vibration behaviour of a flax fibre reinforced composites with and without an interleaved natural viscoelastic layer. The composite materials have been characterized experimentally using different mechanical and vibrational tests. First, both types of composites were studied using uni-axial tensile and three-points bending tests. Acoustic emission (AE) has been often used for the identification and characterization of micro failure mechanisms in composites. The results showed that these composites have very high specific characteristics. It can be used for applications currently using composites reinforced with synthetic fibres such glass, carbon…. Next, experimental and finite element vibration analyses were carried out on the composites with and without an interleaved natural viscoelastic layer. A good agreement between the two methods was obtained. It has been shown that the viscoelastic layer plays a major role in damping because it has a high level of energy dissipation. Therefore, it improves with a significant way the modal properties of the composite. Finally, nonlinear resonance tests were performed on the composites. It has been shown that the viscoelastic layer generates a nonlinear behaviour in the material. The linear and nonlinear, elastic and dissipative parameters have been calculated to deduce finally that nonlinear parameters are more sensitive to heterogeneities than those derived from linear vibration tests.

L’étude présentée porte sur la caractérisation et la comparaison des propriétés quasi-statiques et en fatigue de composites à fibres de lin et de verre avec une matrice époxy. Une importante campagne d’essais de fatigue a été réalisée à partir des propriétés quasi-statiques de traction et cisaillement plan mesurées. Il apparaît que les caractéristiques en statique et en fatigue du verre/époxy sont supérieures à celles du lin/époxy à taux de fibres et stratification identiques. Cependant, en raison de la faible densité des renforts de lin, les écarts entre les propriétés spécifiques des deux matériaux sont faibles. La mesure de l’évolution des propriétés en fatigue a mis à jour des comportements phénoménologiques particuliers tels que la diminution de l’amortissement et l’augmentation de la rigidité des lin/époxy  ayant des fibres parallèles à la direction du chargement, au cours de la vie des éprouvettes. Le suivi de l’endommagement par la mesure des densités de fissures montre que celle-ci augmente avec le chargement et le nombre de cycles appliqués. Les simulations par éléments finis de la durée de vie des composites lin/époxy, intégrant la variabilité des paramètres du modèle par la méthode Monté-Carlo, donnent des courbes de Wöhler conservatives par rapport aux données expérimentales. Conformément aux mesures expérimentales, la variabilité des durées de vie calculées diminue lorsque le chargement baisse / The present study focuses on the characterization and comparison of the quasi-static and fatigue properties of flax and glass fibre reinforced composites with an epoxy matrix. An extensive experimental campaign of fatigue tests have been performed using the measured quasi-static tension and in plane-shear properties. It appears that the static and fatigue characteristics of the glass/epoxy composites are higher than that of flax/epoxy ones with similar fibre volume fraction and lay-ups. However, due to the low density of flax reinforcements, the differences between the specific properties of the two materials are low. The measurement of the evolution of the fatigue properties has highlighted particular phenomenological behaviours such as the decrease of the damping and the increase of the stiffness of flax/epoxy composites having fibres parallel to the loading direction, during specimens’ life. The monitoring of material damage by measuring the crack density showed its increase with the loading level and the number of cycles applied. Finite elements simulations of the life cycle of flax/epoxy composites, incorporating the variability of the model’s parameters by Monte Carlo method, gave conservative Wöhler curves compared with experimental data. In agreement with the experimental measurements, the variability of lifetimes calculated decreases when the load decreases

'The Fabric of Life: Linen and Life Cycle in England, 1678-1810' is structured around the human life cycle to draw out the social and cultural importance of linen for all ranks of society. Human and object life cycles are juxtaposed in the thesis to analyse co-dependent activities and processes rather than focusing on one facet of daily life. For thousands of years flax was a staple fibre, used for textile production in many parts of the globe. Cotton only overtook linen as the most popular textile in England at home and on the body during the nineteenth century. This thesis examines the preceding century to reveal why linen remained a daily necessity in England between 1678 and 1810, a period which encompassed a series of significant changes in the production, trade and use of linen. Linen was ubiquitous as underwear, sheets, table linens and for logistical purposes therefore it provides a unique insight into the early-modern world; a means of understanding the multifaceted experiences of daily life, of integrating understandings of the body, domestic, social, cultural and commercial activities. This thesis is social history through the lens of linen, reading a society through its interactions with a textile.

Le lin, principale plante à fibres cultivée en France possède un intérêt industriel pour la qualité de ses fibres. Les cultures de lin sont régulièrement attaquées par un champignon tellurique, Fusarium oxysporum f. sp. lini (Fol), responsable des plus grandes pertes dans les cultures de lin. Les PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria) sont des bactéries réputées pour leurs capacités à améliorer la croissance et le développement des plantes, mais également pour leur pouvoir compétiteur au sein de la rhizosphère et leur aptitude à induire une réponse immunitaire chez les plantes. Parallèlement, l’utilisation de SDP (Stimulateur des Défenses des Plantes), molécules capables d’éliciter les mécanismes de défenses des plantes est une autre alternative pour limiter l’utilisation des pesticides. Dans le cadre de ce projet mené sur deux variétés de lin, Aramis et Mélina, il a pu être montré que Fol induisait un remodelage de la paroi au niveau des racines et des tiges, impliquant les hémicelluloses et les pectines, seulement deux jours après inoculation avec le champignon. L’utilisation de la souche ATCC 6633 de Bacillus subtilis comme agent de biocontrôle a permis de réduire de façon significative l’apparition des symptômes de la fusariose. Il a également été montré qu’en plus d’avoir un effet fongicide sur Fol, cette bactérie est capable d’induire l’expression de deux gènes de défense (Pathogenesis-Related) codant pour une β-(1,3)-glucanase (PR-2) et codant pour une chitinase-like (CTL-10), de gènes impliqués dans la voie des phénylpropanoïdes (PHENYLALANINE AMONIA LYASES, PAL-3 et PAL-4) et dans le remodelage pariétal (PECTIN METHYLESTERASE-3, PME-3) au niveau racinaire. Des analyses biochimiques ont également permis de montrer que B. subtilis provoque des modifications se traduisant par un renforcement pariétal au niveau des tiges chez les deux variétés. Enfin, l’association de la PGPR avec une molécule élicitrice (pregnénolone sulfate) a eu un effet synergique sur l’expression de gènes de défense. / In France, flax (Linum usitatissumum) is a principal fibers crop. Fusarium oxysporum f sp lini (Fol), a soil-borne fungus, is responsible for the major losses in crop yield. PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria) are known for their abilities to promote plant growth and health. These bacteria are also good competitors in the rhizosphere and can induce a plant defense response. The use of compounds able to elicit plant defense mechanisms is also an alternative to limit the use of pesticides. In this project, it has been shown that F. oxysporum f. sp. lini induces only two days after inoculation cell wall remodeling in the root and the stem involving hemicelluloses and pectins on two flax varieties, Aramis and Mélina, . The use of the Bacillus subtilis strain ATCC 6633 as biocontrol agent significantly reduced fusarium wilt appearance. In addition to its antifungal effect against Fol, this bacteria is able to induce the expression of two Pathogenesis-Related genes coding for a β-(1,3)-glucanase (PR-2) and a chitinase-like (CTL-10), genes involved in the phenylpropanoid pathway (PHENYLALANINE AMONIA LYASES, PAL-3 and PAL-4) and also in cell wall remodeling (PECTIN METHYLESTERASE-3, PME-3) in the root. Biochemical analyses show that B. subtilis causes modifications resulting in cell wall reinforcement in the stem in both varieties. Finally, the association of B. subtilis with an elicitor (pregnenolone sulfate) had a synergistic effect on the expression of defense-related genes.

De nombreux exemples de matériaux composites obtenus par l’association de fibres végétales et de polymères ont permis des allègements conséquents de structures dans divers domaines d’application. Cependant, la question demeure quant de la durabilité de ces pièces en service, essentiellement par manque de connaissances sur le vieillissement des fibres végétales, sur leurs interactions avec la matrice polymère et sur le comportement hydrothermique des composites biosourcés au cours du temps. Dans cette étude, nous avons étudié les cinétiques et mécanismes de sorption du matériau composite afin d’appréhender son comportement hydrique lors des vieillissements hydrothermiques par immersion dans l’eau à 23°C et 70°C. Cette étude a mis en évidence l’influence des fibres végétales sur les grandeurs caractéristiques de l’absorption en eau du matériau composite : forte prise en eau, gonflement anisotrope. Elle a également permis l’identification des mécanismes de dégradation des fibres de lin ; le rôle très nocif des résidus d’écorce rappelle l’importance du rouissage et du défibrage sur les performances de ces fibres. L’étude du comportement des constituants et du composite confrontés à des vieillissements hydrothermiques a ensuite été entreprise afin d’identifier et quantifier l’influence de chacun des matériaux constitutifs, ainsi que leur synergie. Il en ressort que la détérioration des fibres de lin est la principale cause de l’abattement des propriétés mécaniques du matériau composite. Si une immersion à 23°C pendant 70 jours n’a que peu d’effet sur les propriétés mécaniques, l’élévation de la température à 70°C induit des endommagements importants dès 14 jours d’immersion. La destruction des parois cellulaires et la dégradation des interfaces fibre/matrice sous l’effet de la présence d’eau détériorent le transfert de charge matrice/fibre. La corrélation entre les vieillissements accélérés et naturel a fait ressortir une similitude entre le maintien pendant 70 jours dans l’eau à 23°C et l’exposition aux conditions naturelles pendant 24 mois ; l’immersion à 70°C s’avère trop sévère. Une solution d’amélioration serait d’accentuer le rouissage des fibres afin de supprimer davantage les composés pectiques de la lamelle mitoyenne et de la paroi primaire. L’élimination de ces composés facilement hydrolysables par l’eau permettrait de prétendre à une meilleure qualité de l’interface fibres/matrice tout au long du vieillissement. / A great number of plant fiber – reinforced polymer composites allowed substantial lightening of structures in various fields of application. However, the question remains about the durability of these parts in service, mainly for lack of knowledge about the aging of plant fibers, their interactions with the polymer matrix and the hydrothermal behavior of biosourced composites over time. In this work, water absorption mechanisms and kinetics by the composite material are studied in order to understand the hydric behavior during hydrothermal aging by immersion in deionized water at 23°C or 70°C. The results show that water absorption by the composite is characterized by a high water uptake and an anisotropic swelling. It also allowed the identification of the degradation mechanisms of flax fibers; the very harmful role of bark residues recalls the importance of retting and decortication on the performance of these fibers.The investigation of the behaviors of the constituents and the composite under hydrothermal aging was then undertaken with the aim to identify and quantify the influence of each on the constituent materials, as well as their synergy. It shows that the deterioration of the flax fibers is the main cause of the reduction of the mechanical properties of the composite. If immersion at 23 ° C for 70 days has little effect on the mechanical properties, raising the temperature to 70 ° C induces significant damage from 14 days of immersion. The destruction of the cell walls and the degradation of the fiber/matrix interfaces due to water deteriorate the load transfer efficiency by the fiber/matrix interface. The correlation between accelerated and natural aging showed a similarity between holding for 70 days in water at 23 ° C and exposure to natural conditions for 24 months; immersion at 70 ° C is too severe. An improvement solution would be to increase the retting of the fibers in order to further remove the pectic compounds from the middle lamella and the primary wall. The elimination of these compounds easily hydrolysable by water would claim to a better quality of the fiber / matrix interface throughout aging.

Flax (Linum usitatissimum L.) is a self-pollinated crop widely cultivated for fiber and oil production. Flaxseed is renowned for its health attributes but the presence of compounds, such as the heavy metal cadmium (Cd), is undesirable. Genomic studies in flax have produced large amounts of data in the last 15 years, providing useful resources to improve the genetic of this crop using genomics-based technologies and strategies. The goal of this thesis is therefore to capitalize on these advances to address the Cd problem and to propose solutions to improve breeding efficiencies. To find genomic-based solutions to Cd content, to the currently low breeding efficiency and to abiotic stress resistance in flax, this study utilized four major strategies: (1) genomic cross prediction, (2) gene family identification, (3) genome-wide association study (GWAS) and (4) genomic selection (GS). Characterization of the ATP-binding cassette (ABC) transporter and heavy metal associated (HMA) gene families was performed using the flax genome sequence. A total of 198 ABC transporter and 12 HMA genes were identified in the flax genome, of which nine were orthologous to Cd-associated genes in Arabidopsis, rice and maize. A transcriptomic analysis of eight tissues provided some support towards the functional annotation of these genes and confirmed the expression of these ABC transporter and HMA genes in flax seeds and other tissues. A diversity panel of 168 flax accessions was grown in the field at multiple locations and years and the seed content of 24 heavy metals (HMs) was measured. The panel was also sequenced and a single nucleotide polymorphism (SNP) dataset of nearly 43,000 SNPs was defined. A GWAS was conducted using these genotypic and phenotypic data and a total of 355 non-redundant quantitative trait nucleotides (QTNs) were identified for ten of the 24 metal contents. Overall, a total of 24 major and 331 minor effect QTNs were detected, including 11 that were pleiotropic. After allelic tests, 108 non-redundant QTNs were retained for eight of the ten metals and ranging from one for copper (Cu) to 70 for strontium (Sr). A total of 20 candidate genes for HM accumulation were identified at 12 of the 24 major QTN loci, of which five belonged to the ABC transporter family. Many of the metal contents, including Cd, appeared to be controlled by many genes of small effects; hence, GS is better suited than marker-assisted selection for application in breeding. To test this, predictive ability using ten GS statistical models was evaluated using trait-specific QTN and the random genome-wide 43K SNP datasets. Significantly higher predictive abilities were observed from the GS models built with the dataset made of QTNs associated with metal contents (70-80%) compared to that of the 43K dataset (10-25%). This study showed the feasibility of using GS to improve the predictive ability of polygenic traits such as metal content in seeds. GS can be applied in early generation selection to accelerate the improvement of abiotic stress resistance and either select low-Cd lines or discard high-Cd lines. These findings validate the use of a QTL-based strategy as a highly effective method for improving the efficiency of predictive ability of GS for highly complex traits such as resistance or tolerance to HM accumulation. Identification of both large and minor effect QTNs and/or pleiotropic effects hold potential for flax breeding improvement. Candidate gene functional validation can be performed using methods such as genome editing or targeting induced local lesions in genomes (TILLING).

Kayaking is a watersport activity that involves paddling performed within leisure purposes. Although kayaking provides pleasure to the practitioners, there are some adverse environmental issues concerning the site used to perform kayaking due to the equipment. This paper identifies and analyzes the lifecycle stages in which negative environmental impacts are generated. Melker of Sweden is an outdoor company specialized in delivering high-quality kayaks. This study aims to present an overview of the current environmental performance of Melker of Sweden’s kayaks. For this purpose, two environmental assessment tools are applied: material flow analysis and life cycle assessment. The Material Flow Analysis (MFA) results show that the transport of material to the manufacturing unit generates a considerable amount of emissions. Additionally, hull manufacturing and assembling accessories were found to be the least resource-efficient operation among all. The Life Cycle Assessment (LCA) results identify the transport of material and the manufacturing phase as the primary sources responsible for environmental impacts. On the one hand, the use of epoxy resin and gel coat is the root cause of high contribution of the manufacturing phase. On the other hand, the use of flax fiber found to be the least contributing material to adverse environmental impacts. This report also presents a list of recommendations regarding the import of material, the efficacy of the manufacturing operations, the type of raw material, and waste treatment alternatives. / Fysisk aktivitet kan innefatta olika fritidsaktiviteter, däribland friluftsliv. Kajakpaddling är en sådan friluftslivaktivitet, alltefter utövares syfte. I denna rapport är kajakpaddling en fritidsaktivitet där där utövarens naturupplevelse främjas. Oaktat fördelarna vid utövandet av denna aktivitet kan ej förbises faktum att det också kan medföras vissa negativa konsekvenser. Denna masteruppsats har som mål att identifiera och analysera den miljöpåverkan och dennes efterspel som orsakats av en kajaks tillverkning. Melker of Sweden är ett utomhusföretag specialiserat på att leverera kajaker av hög kvalitet. I linje med företagets vision syftar denna studie till att undersöka den nuvarande miljöprestandan samt kvantifiera den potentiella miljöpåverkan från en kajaks livscykel. För detta ändamål tillämpas det två miljöbedömningsverktyg, nämligen en materialflödesanalys och livscykelanalys. Materialflödesanalysen visar att mängden av utsläpp som genereras från transporten av material till tillverkningsenheten är enorm. Utöver detta var den hulltillverkning samt den montering av tillbehörsverksamheter bland de minst resurseffektiva tillverkningssteg. Livscykelanalysen identifierar import av material och tillverkningsfas som de viktigaste källorna till miljöpåverkan. Å ena sidan är användningen av epoxiharts och gelbeläggning i tillverkningen grundorsaken till huvudbidraget. Å andra sidan är användningen av linfiber det minst bidragande material då det gäller negativa miljöeffekter. I denna studie ges rekommendationer rörande import av vissa material och materialval, sätt att öka tillverkningseffektiviteten, typ av råmaterial samt avfallsbehandlingsalternativ.

This thesis examines the manufacturing process of a novel flax fibre polypropylene composite material, focusing on understanding the process and its influencing factors. The composite was manufactured using pre-impregnated twill-woven flax fibre sheets (AmpliTex 5040 – PP) as outer layers and two core layers of pre-impregnated polypropylene sheets reinforced with short, randomly oriented natural fibres (NfPP). The manufacturing process involved preheating the material to core temperatures of 180°C, 190°C, or 200°C, followed by compression moulding with tool gaps of 3.0 mm, 3.2 mm, and 3.4 mm. The study found that the core temperature after preheating did not significantly affect the composite's thickness or layer compaction. However, the tool gap exhibited a significant effect, with an increase in thickness with larger tool gaps. The lowest deviation from the tool gap size was observed at 3.2 mm. The compaction of the AmpliTex 5040 – PP layers demonstrated no dependency on the tool gap, while the NfPP layers exhibited the highest compaction at a gap size of 3.0 mm. Thermal degradation analysis indicated that flax fibre is the most critical component, with higher core temperatures reducing the ultimate tensile strength and fracture strain of the composite material. The maximum tensile properties were observed for materials preheated to 180°C during manufacturing. The manufacturing process demonstrated an improvement in reproducibility compared to previous methods, although substantial variance in thickness remained.

The aim of the present thesis is to explore sustainable low cost environmentally friendly composite materials. It is a step by step experimental research. Firstly, taking under consideration the so far commercial available non-organic materials used as reinforcement and the petroleum based resins used as matrices, composite materials were fabricated and mechanically characterized. Different components in micro- and nano- scale were combined. Afterwards, the non-organic materials used as reinforcements were substituted by different types of non conventional natural-based fillers. The fillers (corn starch and olive pit granules) were in powder form, derived from agricultural local resources and additionally flax fabric used to produce laminated composites. All the semi-green epoxy composites were characterized by means of three-point bending testing. Moreover, the manufactured composites were induced in several sources of damage and their residual properties were extensively investigated. More precisely, the effect of the strain-rate and low velocity impact as well as of thermal fatigue, on the mechanical properties of the olive pit and the flax fabric reinforced resin was studied. Since, conventional and semi-green composite materials were fabricated and experimentally investigated, the final objective of the present thesis was to produce novel green composites materials by substituting the petroleum-based epoxy resin with a biodegradable derived from natural resources biopolyester. In order to accomplish this target, polylactic acid (PLA) was combined with olive pits in powder form at different concentrations. Olive pits, is almost unknown non-traditional filler to composites, obtained during the oil extraction process. It is a raw material characterized by its low cost and its abundance, since it consists a waste product of the olive oil industry. In order to successfully accomplish this part of research, experiments were taken place in France at the CMGD (Centre des Matériaux de Grande Diffusion) Institute of the École Nationale Supérieure des Mines d’ Alés, under the guidance of Prof. A. Bergeret within the framework of research cooperation with the main supervisor of this thesis, Prof. G. Papanicolaou. The most important feature of the present green composites is their satisfactory mechanical and thermal performance in combination with their complete biodegradability. The PLA/olive pit composites could be applied to various components with moderate strength such as automotive interiors, interior building applications, durable goods, serviceware and food packaging material The aim of this part of the study was to investigate the effect of three types of olive pit powder at different weights fractions on the physical and mechanical properties of polylactide (PLA) matrix composites. For the preparation of the powder, two different grinding procedures were applied, producing three types of olive pit powder. Various measurements were accomplished to determine characteristics such as the density and the size distribution and the shape of the powder. Different PLA/ olive pits powder composites were manufactured by extrusion and injection molding. A comparative study between the different composites was made in order to investigate the matrix-filler interactions, occurring between the PLA and olive pit granules and their overall physical, mechanical and thermomechanical properties were investigated by means of TGA, FT-IR, DSC, SEM, flexural and uni-axial tensile testing. Finally, theoretical predictive models were applied in most of the composite materials manufactured in the present work. These models making use of minimal number of experimental results can satisfactorily predict the residual properties of damaged materials, irrespectively of the type of the material investigated and the damage source. Namely, the Modulus Predictive Model (ΜPM), the Residual Properties Model (RPM) and the Residual Strength after Impact Model (RSIM), have been successfully applied. A big number of interesting conclusions have been derived from the present work. However, a general conclusion is that a totally green composite with useful properties and applications is a promising target for the humanity and the planet survivability. / Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η κατασκευή και μελέτη συνθέτων υλικών χαμηλού κόστους ενισχυμένων με φυσικά υλικά, φιλικά προς το περιβάλλον. Η επίτευξη αυτού του στόχου πραγματοποιήθηκε σταδιακά. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε μια εκτεταμένη μελέτη διαφορετικών συνθέτων υλικών τα οποία ήταν εξ’ ολοκλήρου κατασκευασμένα από ανόργανα και συνθετικά υλικά. Γι’ αυτό το σκοπό κατασκευάστηκαν και μελετήθηκαν οι μηχανικές ιδιότητες συνθέτων υλικών που έχουν ως μήτρα μια εμπορικά διαθέσιμη πετροχημική εποξειδική ρητίνη. Η εποξειδική ρητίνη ενισχύθηκε με ανόργανα υλικά σε μικρο- (συμπαγή και κενά σφαιρίδια γυαλίου) και νανο- (νανοσωλήνες άνθρακα πολλαπλού τοιχώματος) διαστάσεις. Στη συνέχεια, βασιζόμενη στο ήδη υπάρχον επιστημονικό υπόβαθρο, καθώς η μεταπτυχιακή μου εργασία ειδίκευσης ήταν στο ίδιο ερευνητικό πεδίο με το αντικείμενο της διδακτορικής μου διατριβής, γίνεται προσπάθεια περαιτέρω εξέλιξης της έρευνας που σχετίζεται με την μελέτη και κατασκευή συνθέτων φιλικών προς το περιβάλλον. Ως εκ τούτου, το επόμενο στάδιο της πειραματικής μελέτης στα πλαίσια εκπόνησης της διατριβής αυτής, ήταν η κατασκευή και χαρακτηρισμός, ως προς την μηχανική τους συμπεριφορά, συνθέτων υλικών πολυμερικής εποξειδικής μήτρας ενισχυμένης με διαφορετικού τύπου φυσικές ενισχύσεις και περιεκτικότητες. Οι φυσικές ενισχύσεις που επιλέχθηκαν να μελετηθούν ήταν τόσο σε μορφή κόκκων και μικρο-ινών, όσο και σε μορφή υφάσματος. Τα εγκλείσματα που χρησιμοποιήθηκαν ήταν σκόνη από κόκκους ελαιοπυρήνα και σκόνη αμύλου καλαμποκιού. Στα σύνθετα υλικά ενισχυμένα με κόκκους ελαιοπυρήνα, έγινε μελέτη της επίδρασης των διαφορετικών ρυθμών παραμόρφωσης στις μηχανικές τους ιδιότητες, ενώ στα σύνθετα υλικά ενισχυμένα με την σκόνη αμύλου μελετήθηκαν εκτενώς οι στατικές μηχανικές τους ιδιότητες. Επιπλέον, κατασκευάστηκαν πολύστρωτα σύνθετα υλικά χρησιμοποιώντας για τις διάφορες στρώσεις ύφασμα από ίνες λιναριού. Τα πολύστρωτα σύνθετα υλικά χαρακτηρίστηκαν ως προς τις μηχανικές τους ιδιότητες, υποβλήθηκαν σε θερμική κόπωση και υπέστησαν κρούση χαμηλής ενέργεια. Οι εναπομένουσες μηχανικές ιδιότητες των υλικών αυτών μελετήθηκαν τόσο πειραματικά όσο και θεωρητικά. Ο απώτερος στόχος αυτής της διδακτορικής διατριβής ήταν να γίνει η δυνατή η κατασκευή συνθέτων υλικών τα οποία να είναι πλήρως βιοδιασπώμενα και φιλικά προς το περιβάλλον. Για το σκοπό αυτό, το τρίτο και τελευταίο στάδιο της έρευνας που διεξήχθη στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, ήταν η κατασκευή εξολοκλήρου φυσικών συνθέτων υλικών έχοντας ως μήτρα ένα βιοδιασπώμενο πολυεστέρα φυτικής προέλευσης, το πολύ (γαλακτικό οξύ), ενισχυμένο με σκόνη από κόκκους ελαιοπυρήνα. Ο ξηρός ελαιοπυρήνας που χρησιμοποιήθηκε, αποτελεί μέρος των αποβλήτων που προκύπτουν από την διαδικασία παραγωγής ελαιολάδου. Ο ελαιοπυρήνας σε αυτή την μορφή έχοντας μηδαμινό κόστος απαντάται σε εξαιρετικά μεγάλες ποσότητες και σε σημαντικό ποσοστό εναποτίθεται στους περιβάλλοντα χώρους των μονάδων παραγωγής του ελαιολάδου. Η ερευνητική εργασία που σχετίζεται με αυτό το αντικείμενο του διδακτορικού έλαβε χώρα στην Γαλλία στο École Nationale Supérieure des Mines d’ Alés, στο ερευνητικό ινστιτούτο CMGD (Centre des Matériaux de Grande Diffusion) υπό την επίβλεψη της καθηγήτριας A. Bergeret, στα πλαίσια ερευνητικής συνεργασίας του επιβλέποντα καθηγητή Γ. Παπανικολάου και της ερευνητικής του ομάδας. Τα πειράματα που διεξήχθησαν στο ερευνητικό ινστιτούτο CMGD, περιελάμβαναν αρχικά την προετοιμασία των κόκκων του ελαιοπυρήνα στην κατάλληλη μορφή για να είναι δυνατή η χρησιμοποίησή τους ως ενισχυτικό υλικό. Έγινε κονιορτοποίηση των κόκκων από την οποία προέκυψαν δύο τύπου σκονών που διέφεραν ως προς την διασπορά του μεγέθους των κόκκων, ενώ μια τρίτη σκόνη ελαιοπυρήνα είχε ήδη προετοιμαστεί με διαφορετική μέθοδο κονιορτοποίησης στο τμήμα Επιστήμης των Υλικών του Πανεπιστήμιου Πατρών. Έγινε εκτενής χαρακτηρισμός των φυσικών και μορφολογικών ιδιοτήτων όλων των σκονών ελαιοπυρήνα που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή των συνθέτων υλικών με μήτρα το PLA. Προσδιορίστηκαν διαφορετικού τύπου πυκνότητες και η διασπορά του μεγέθους των κόκκων. Έγινε θερμική ανάλυση με δοκιμή θερμοζυγού (TGA), μορφολογικός χαρακτηρισμός με χρήση ηλετρονικού μικροσκοπίου σάρωσης (SEM) καθώς και χαρακτηρισμός με φασματοσκοπία υπερύθρου με μετασχηματισμό Fourier (FT IR) και ακτίνων-Χ. Αφού ολοκληρώθηκε ο χαρακτηρισμός των ιδιοτήτων της ενισχυτικής φάσης, στη συνέχεια κατασκευάστηκαν σύνθετα υλικά μήτρας PLA ενισχυμένα με τους κόκκους ελαιοπυρήνα σε διαφορετικές περιεκτικότητες. Η προετοιμασία των σύνθετων αυτών υλικών πραγματοποιήθηκε σε δύο στάδια. Αρχικά έγινε μια πρώτη μορφοποίηση με εξώθηση (extrusion). Τα σύνθετα υλικά που προέκυψαν από την εξώθηση που ήταν στη μορφή δισκίων (pellets) χαρακτηρίστηκαν και αυτά με διάφορες τεχνικές (WAXD, DSC, TGA). Τα σύνθετα υλικά υπό μορφή δισκίων για να αποκτήσουν την τελική τους μορφή ως δοκίμια κατάλληλα για μηχανικές δοκιμές κατά τα πρότυπα ISO 527, μορφοποιήθηκαν με έγχυση (Injection molding). Τα σύνθετα υλικά στην τελική τους μορφή χαρακτηρίστηκαν με διάφορες τεχνικές (WAXD, DSC, TGA), έγινε χαρακτηρισμός των μηχανικών τους ιδιοτήτων και μορφολογική παρατήρηση των επιφανειών τους ύστερα από την μηχανική τους αστοχία (SEM). Τέλος, σε πολλά από τα σύνθετα υλικά που κατασκευάστηκαν και μελετήθηκαν πειραματικά, εφαρμόστηκαν διαφορετικά ημιεμπειρικά μοντέλα ανάλυσης και πρόβλεψης της μηχανικής τους συμπεριφοράς. Στο κυρίως κείμενο της διδακτορικής διατριβής, περιγράφεται σε ξεχωριστό κεφάλαιο το σύνολο των θεωρητικών μοντέλων που εφαρμόστηκαν στα πειραματικά αποτελέσματα. Στα επιμέρους κεφάλαια που παρουσιάζονται και αναλύονται τα πειραματικά αποτελέσματα, παρατίθενται η σύγκρισή τους με τις αντίστοιχες προβλέψεις που πρόεκυψαν από την εφαρμογή των θεωρητικών μοντέλων. Από τη σύγκριση αυτή παρατηρούμε ότι τα θεωρητικά μοντέλα που εφαρμόστηκαν που είναι το μοντέλο πρόβλεψης του μέτρου ελαστικότητας κοκκωδών υλικών, ΜPM (Modulus Predictive Model), το μοντέλο πρόβλεψης της υποβάθμισης ιδιοτήτων ύστερα από διαφορετικές είδους καταπονήσεις (θερμική κόπωση, κρούση χαμηλής ενέργειας και του ρυθμού παραμόρφωσης σε κάμψη τριών σημείων), RPM (Residual Properties Model) και το μοντέλο πρόβλεψης της υποβάθμισης της αντοχής των υλικών ύστερα από κρούση, Residual Strength after Impact Model (RSIM), έδωσαν ικανοποιητικές προβλέψεις για την μεταβολή των ιδιοτήτων κάνοντας χρήση ελάχιστων μόνο πειραματικών σημείων. Στην παρούσα διατριβή συνδυάστηκαν δύο διαφορετικού τύπου πολυμερικές ρητίνες με πληθώρα ενισχυτικών υλικών για την κατασκευή και μελέτη της μηχανικής τους συμπεριφοράς, τόσο πειραματικά όσο και θεωρητικά με την εφαρμογή ημιεμπειρικών μοντέλων πρόβλεψης και ανάλυσης. Για την κατασκευή των δοκιμίων, ανάλογα με τον τύπο του υλικού της μήτρας και της ενίσχυσης, εφαρμόστηκαν διαφορετικές τεχνικές και σύνθετες πειραματικές διαδικασίες. Ενώ, για την μελέτη των μηχανικών, θερμομηχανικών και μορφολογικών τους ιδιοτήτων εφαρμόστηκε σημαντικός αριθμός διαφορετικών τεχνικών χαρακτηρισμού.

Författarna har haft ett samarbete med Panduro Hobby i samband med deras årliga miljökampanj. Syftet med examensarbetet har varit att med hjälp av befintliga produktutvecklingsprocesser och livscykelanalyser (LCA) ta fram en hållbar textil produkt med växtfärgning. Tanken var att konsumenter sedan själva skall kunna ta fram och växtfärga denna hållbara textilprodukt. Miljömedvetenhet och hållbarhet inom textilindustrin är ett aktuellt ämne. Trots det saknar dagens konsumenter förståelse för textilindustrins påverkan på miljön och har bristande kunskap om textila material för att kunna göra miljövänliga val ute i handeln. Både konsumenter och företag uttrycker att de gärna vill bidra till en mer miljövänlig textilindustri men att de saknar kännedom, resurser och verktyg för att göra det. Därför valde författarna av examensarbetet att undersöka hur en hållbar textil produkt kan tas fram med hjälp av livscykelanalyser, produktutvecklingsmetoden Product Ideas Tree (PIT) samt växtfärgning. Alla steg under produktutvecklingsprocessen valdes ur miljöhänsyn och efter de förutsättningar som krävs för att göra en så miljövänlig textil produkt som möjligt. Resultatet av undersökningen blev en växtfärgad tygkasse i 100 % lin. Efter framtagningen av produkten gjordes en livscykelanalys benämnd MET-matris för att analysera produktens miljöpåfrestning. Matrisen konstaterade att produkten inte har avsevärda miljöbrister. Med examensarbetet och den framtagna produkten vill författarna uppmuntra konsumenter och företag till att fortsätta visa engagemang och intresse för förändringar som gynnar miljön med förhoppningen om att få fler att agera mer hållbart. / The authors have had a collaboration with Panduro Hobby in addition to their annual environmental sustainability campaign. The aim of the thesis has been to develop a sustainable textile product with natural dye using existing product development processes and Life Cycle Assessment (LCA). The idea was that consumers later on would be able to produce this sustainable textile product and dye it themselves. Environmental awareness and sustainability in the textile industry is a topical subject. Nevertheless many consumers lack sufficient knowledge of textile materials to make environmentally friendly choices in the commerce. Both consumers and businesses express that they would like to contribute to a more environmentally friendly textile industry, but that they lack the knowledge, resources and tools to do it. Therefore, the authors of the thesis chose to explore how a sustainable textile product may be produced with the help of Life Cycle Assessment and the product development method Product Ideas Tree (PIT). All steps in the product development process were carefully chosen with consideration to the environment and the circumstances required to make the textile product as sustainable as possible. The study resulted in the development of a canvas bag made out of 100% linen dyed it with natural dye. After the product development a Life Cycle Analysis, referred to as MET Matrix, was done to analyse the product's environmental strain. The matrix noted that the product does not have significant environmental burdens. With the thesis and the produced product the authors would like to encourage consumers and businesses to continue to show commitment and interest in changes that benefit the environment, with the hope of getting more people to act more sustainably.