Cette thèse s’inscrit dans une thématique de recherche d’optimisation de l’enveloppe structurale de ballons stratosphériques. Le premier objectif consiste à évaluer l’influence du procédé de fabrication sur la structure physico-chimique et sur les propriétés physiques d’un nouveau film de PolyÉthylène Basse Densité Linéaire (PEBDL) en le comparant avec celui actuellement utilisé sur les Ballons Stratosphériques Ouverts (BSO). Grâce à un fort bi-étirage, le film PEBDL possède une orientation isotrope de sa microstructure et de meilleures propriétés mécaniques en tension. Il est cependant plus thermosensible aux hautes températures. Le second objectif repose sur l’analyse d’une version multicouche du film PEBDL avec ajout de poly(Éthylène Alcool Vinylique) (EVOH) afin d’envisager son utilisation pour des enveloppes pressurisées. Pour effectuer une étude détaillée de la microstructure des films multicouches, une méthode a été développée afin d’implémenter des sondes dipolaires par irradiation gamma sur les films apolaires pour améliorer leur réponse diélectrique. Une dose absorbée de 25 kGy optimise le rapport signal/bruit pour des propriétés physiques comparables avec le film vierge. L’ajout d’EVOH diminue significativement la perméabilité à l’hélium, augmente ses propriétés mécaniques en tension et améliore sa résistance aux hautes températures. La contribution des couches de PEBDL et d’EVOH à la réponse globale du film multicouche varie selon la nature de la sollicitation (calorimétrique, mécanique ou électrique) étudiée. |
This thesis is part of a research project to improve the structural envelope of stratospheric balloons. The first objective is to evaluate the influence of the manufacturing process on the physico-chemical structure and physical properties of a new film of Linear Low Density Polyethylene (LLDPE), by comparing it with the one currently used on Zero Pressure Balloons (ZPB). The LLDPE film is biaxially stretched, with a high stretching ratio, giving it an isotropic orientation of its microstructure and better mechanical properties in tension. It is, however, more thermosensitive at high temperatures. The second objective is based on the analysis of a multilayer version of the LLDPE film with the addition of poly(Ethylene Vinyl Alcohol) (EVOH), in order to consider its use for pressurized envelopes. To carry out a detailed study of the microstructure of multilayer films, a method was developed to implement dipolar probes by gamma irradiation on the apolar films to enhance their dielectric response. At an absorbed dose of 25 kGy, an improved signal-to-noise ratio was achieved, with physical properties comparable to those of virgin film. The addition of EVOH significantly reduced the film's helium permeability, enhanced its mechanical properties under tension and improved its resistance to high temperatures. The contribution of the LLDPE and EVOH layers to the overall response of the multilayer film varies according to the nature of the stress (calorimetric, mechanical or dielectric) studied. |