Près d’un quart de toutes les pertes d’énergie irréversibles sont dues à la friction. Aussi, la recherche de solutions pour minimiser ces pertes est devenue une priorité pour les scientifiques du monde entier. Un groupe international de chercheurs a mené une étude approfondie sur les mécanismes dynamiques de la superlubricité structurale.
La superlubricité structurale est un phénomène de friction extrêmement faible, observé entre deux surfaces lisses au niveau moléculaire. Ce phénomène se produit à des échelles de surface relativement petites, à partir de centaines de nanomètres carrés, et présente des propriétés étonnantes, notamment l’indépendance de la force de friction par rapport à la charge normale, ainsi que sa dépendance linéaire par rapport à la température.
Une étude approfondie de la superlubricité structurale
Les chercheurs dont Igor Ostanin, professeur assistant au département de technologie d’ingénierie de l’Université de Twente, ont étudié ces propriétés à la fois expérimentalement et par simulation numérique, dans le cas de deux surfaces métalliques cristallines lisses au niveau moléculaire, recouvertes de graphène, en contact.
Ils ont trouvé une explication au comportement observé dans une théorie analytique élégante des fluctuations thermiques synchrones des surfaces en contact.
Cette théorie explique l’origine dynamique de la force de friction dans un système superlubrique et prédit exactement les propriétés observées. Ce travail contribue à notre compréhension de la friction à l’échelle nanométrique, ouvrant la voie à l’exploitation de la superlubricité structurale dans des applications pratiques.
En synthèse
La superlubricité structurale, avec ses propriétés étonnantes, offre un potentiel considérable pour réduire les pertes d’énergie dues à la friction. Les travaux de ce groupe international de chercheurs, en combinant expérimentation et simulation numérique, ont permis de mieux comprendre ce phénomène et de prévoir ses propriétés, ouvrant ainsi la voie à des applications pratiques.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que la superlubricité structurale ?
La superlubricité structurale est un phénomène de friction extrêmement faible, observé entre deux surfaces lisses au niveau moléculaire.
Quelles sont les propriétés de la superlubricité structurale ?
Elle présente des propriétés étonnantes, notamment l’indépendance de la force de friction par rapport à la charge normale, ainsi que sa dépendance linéaire par rapport à la température.
Comment a-t-on étudié ce phénomène ?
Les chercheurs ont étudié ces propriétés à la fois expérimentalement et par simulation numérique, dans le cas de deux surfaces métalliques cristallines lisses au niveau moléculaire, recouvertes de graphène, en contact.
Qu’a révélé cette étude ?
Une théorie analytique élégante des fluctuations thermiques synchrones des surfaces en contact a permis d’expliquer l’origine dynamique de la force de friction dans un système superlubrique et de prédire exactement les propriétés observées.
Quelles sont les implications de cette étude ?
Ce travail contribue à notre compréhension de la friction à l’échelle nanométrique, ouvrant la voie à l’exploitation de la superlubricité structurale dans des applications pratiques.
Références
Illustration : crédit / Igor Ostanin
Ostanin, I., et al. (2023). Dynamic Mechanisms of Structural Superlubricity. Physical Review Letters.
[ Rédaction ]
