Étude de l’optimisation multi‑performances des composites époxy renforcés par fibres de bananier et tissu d’écorce pour applications intérieures automobiles à l’aide de l’analyse relationnelle grise

Des matériaux plus verts à l’intérieur de votre voiture

Les constructeurs automobiles subissent des pressions pour rendre les véhicules plus légers, plus sûrs et plus durables. Une voie prometteuse consiste à remplacer les plastiques d’origine pétrochimique et les fibres de verre par des matériaux végétaux capables de réduire le poids et l’empreinte carbone. Cette étude explore une association peu commune — des fibres issues du bananier et du tissu d’écorce ougandais traditionnel — mélangées à une résine époxy et à un additif ignifuge pour produire des panneaux intérieurs à la fois résistants, peu inflammables et moins sujets à l’absorption d’eau.

Des déchets agricoles aux panneaux intérieurs

Les chercheurs se sont concentrés sur les composites à fibres naturelles, qui associent fibres végétales et matrice plastique pour former des plaques rigides et légères. Les fibres de bananier, extraites de la tige mise au rebut de la plante, sont reconnues pour leur bonne résistance. Le tissu d’écorce, prélevé et assoupli à partir de l’écorce interne d’arbres du figuier, est naturellement stratifié, poreux et relativement résistant au feu, mais moins étudié en ingénierie. Dans ce travail, les deux fibres ont été combinées avec une résine époxy couramment utilisée pour des pièces structurales, ainsi qu’une petite quantité fixe d’hydroxyde d’aluminium, une poudre ignifuge sans halogènes qui refroidit et dilue les flammes en libérant de la vapeur d’eau lorsqu’elle est chauffée.

Comment les éprouvettes ont été fabriquées et mesurées

Pour fabriquer les plaques composites, l’équipe a nettoyé et séché les fibres de bananier puis les a traitées par un lavage alcalin doux afin de rugosifier leur surface et d’améliorer leur adhérence à la résine. Les feuilles de tissu d’écorce ont été nettoyées mais laissées chimiquement inchangées pour préserver leurs propriétés naturelles d’ignifugation et d’amortissement acoustique. Les fibres ont été disposées manuellement dans un moule en bois peu profond selon différents empilements et proportions massiques, de compositions riches en écorce à des compositions uniquement à base de bananier. La résine, mélangée à la poudre ignifuge, a été roulée dans chaque couche, puis l’ensemble a été pressé et durci en laminés de 3 millimètres d’épaisseur. Des essais standards ont ensuite soumis les échantillons à des tractions, flexions, impacts, combustions et immersions pour simuler les exigences imposées aux panneaux de porte et dossiers de siège au fil du temps.

Trouver le point d’équilibre des performances

Chaque formulation présentait un équilibre de propriétés différent. Les échantillons riches en bananier supportaient en général des charges plus élevées en traction ou en flexion, grâce aux fibres de bananier rigides et bien liées qui jouent le rôle d’armature principale. Les échantillons riches en tissu d’écorce, avec leur structure plus ouverte et frisée, absorbaient mieux les chocs et ralentissaient la propagation des flammes, mais au prix d’une moindre rigidité et résistance. Les essais d’humidité ont révélé l’inconvénient d’un fort contenu en bananier : plus il y avait de fibres de bananier, plus l’absorption d’eau augmentait, ce qui peut fragiliser progressivement un composite. Pour évaluer simultanément tous ces compromis, les auteurs ont utilisé une méthode de classement appelée analyse relationnelle grise, qui transforme plusieurs résultats de test en un score unique afin qu’aucune propriété isolée ne domine la décision.

La meilleure formule et son aspect interne

La meilleure performance globale a été obtenue par un hybride nommé C7, contenant 40 pour cent de fibre de bananier et 5 pour cent de tissu d’écorce en masse, le reste étant de l’époxy et l’agent ignifuge. Ce mélange offrait les plus hautes résistances en traction et flexion, une forte résistance aux impacts et une vitesse de combustion acceptable, ainsi qu’une absorption d’eau modérée. Au microscope, C7 montrait des fibres de bananier bien mouillées et solidement ancrées dans la résine, tandis que les fibres du tissu d’écorce formaient un réseau plus emmêlé qui aidait à émousser les fissures et à répartir l’énergie d’impact. Des analyses chimiques et élémentaires ont confirmé que le traitement de surface, l’époxy et les particules ignifuges étaient bien intégrés à travers le matériau.

Ce que cela signifie pour les futurs intérieurs automobiles

Pour un non‑spécialiste, l’essentiel est que des fibres végétales soigneusement combinées peuvent être ajustées pour offrir aux intérieurs automobiles un mélange utile de résistance, de sécurité au feu et de durabilité tout en s’appuyant sur des ressources locales peu coûteuses. Le composite bananier–tissu d’écorce ne remplacera pas tous les matériaux synthétiques, mais, avec la recette adéquate, il propose une alternative plus légère et plus écologique pour des panneaux qui ne subissent pas de charges extrêmes. Avec des travaux supplémentaires sur le vieillissement à long terme et la production à grande échelle, ce type d’hybride pourrait contribuer à orienter les véhicules du quotidien vers des matériaux plus sûrs pour les passagers et plus respectueux de la planète.

Citation: Turyahabwe, A., Dennison, M.S. & George, O.S. Investigation of multi-performance optimization of banana/bark cloth reinforced epoxy composites using grey relational analysis for automotive interior applications. Sci Rep 16, 14615 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45783-9

Mots-clés: composites à fibres naturelles, fibre de bananier, tissu d’écorce, intérieurs automobiles, matériaux ignifuges