Un revêtement "superlubrifiant" réduit radicalement le frottement entre les pièces métalliques
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En utilisant des déchets biologiques provenant de plants de manioc, des scientifiques ont créé un revêtement qui élimine pratiquement tout frottement dans les pièces métalliques. Cette avancée pourrait permettre de réduire la consommation de carburant, d'allonger la durée de vie des pièces mobiles et de réaliser d'énormes économies dans une myriade d'industries.
Malgré tout ce qu'elles peuvent faire pour nous, les pièces mobiles à l'intérieur des machines présentent un problème inhérent : le frottement.
Selon un document de recherche récemment publié par des scientifiques de diverses institutions d'Afrique et des États-Unis, le frottement est responsable de la consommation d'environ un cinquième de toute l'énergie générée chaque année dans le monde. En outre, écrivent les auteurs, les dommages causés par les frottements dans les machines absorbent entre un et quatre pour cent du PIB des économies industrialisées. Dans l'industrie automobile, les chercheurs affirment qu'environ 30 % du carburant utilisé dans les véhicules de tourisme sert à surmonter les frottements.
La réduction des frottements pourrait donc avoir un impact majeur sur le coût du travail avec les machines et permettre d'économiser le carburant utilisé pour le fonctionnement des voitures.
L'équipe de recherche, dirigée par le président de l'Institut polytechnique SUNY de New York, Winston "Wole" Soboyejo, et le chercheur postdoctoral Tabiri Kwayie Asumadu, a décidé de relever le défi du frottement en se concentrant sur un concept connu sous le nom de "superlubricité". La superlubricité est un état de frottement quasi nul entre deux matériaux secs en mouvement et en contact l'un avec l'autre.
Jusqu'à présent, le comportement superlubrifiant n'a été observé qu'entre de très petites particules à l'échelle nanométrique. La nouvelle étude montre toutefois que le phénomène est possible à l'échelle macroscopique.
Pour y parvenir, les chercheurs ont déposé du carbone dérivé de plantes de manioc sur des surfaces métalliques à l'aide d'un processus de traitement des déchets biologiques à haute température et à faible coût. Une fois lié au métal, le carbone avait l'empreinte du graphène, un matériau constitué d'une seule couche d'atomes de carbone. Ce matériau remplit les rainures causées par l'usure, créant des points de contact uniquement en graphène qui protègent le métal sous-jacent.
Lors des essais, le carbone lié à des substrats en acier et en nickel a conduit à un état pratiquement sans frottement qui est resté robuste dans des conditions normales pendant environ 150 000 cycles.
"Cette recherche pourrait vraiment concerner la plupart des industries", précise Tabiri Kwayie Asumadu. "Du secteur biomédical à celui de l'énergie en passant par presque tous les types de fabrication, cette approche pourrait contribuer à prolonger la durée de vie des pièces de machine, à réduire les coûts de maintenance et de remplacement, et à créer un avenir industriel plus durable."
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352940724000866?via%3Dihub