Friction extrêmement faible grâce à un nouveau lubrifiant à l'état solide
En combinant la chimie organique et la chimie inorganique, les scientifiques ont mis au point un lubrifiant innovant aux capacités remarquables
Trouver le bon lubrifiant pour le bon usage est une tâche souvent extrêmement importante dans l'industrie. Il s'agit non seulement de réduire le frottement, la surchauffe et l'usure, mais aussi d'économiser de l'énergie. À la TU Wien, les groupes de recherche du professeur Carsten Gachot (tribologie, génie mécanique) et du professeur Dominik Eder (chimie) collaborent donc à la mise au point de lubrifiants innovants et améliorés.
Pablo Ayala, Hanglin Li, Prof. Carsten Gachot, Prof. Dominik Eder et Postdoc Xudong Sui (de gauche à droite)
Technische Universität Wien
De minuscules systèmes de couches combinés à des molécules organiques - la structure microscopique du nouveau lubrifiant
Technische Universität Wien
L'équipe vient de présenter un nouveau type de matériau aux propriétés très particulières : Le lubrifiant COK-47 n'est pas liquide comme l'huile de lubrification, mais une substance solide pulvérulente. À l'échelle nanométrique, il se compose d'empilements de feuilles atomiquement fines, comme une minuscule pile de cartes. Lorsque le matériau entre en contact avec des molécules d'eau, ces plaquettes peuvent glisser les unes sur les autres très facilement - un tribofilm est créé, ce qui garantit un frottement extrêmement faible. COK-47 est donc un lubrifiant très intéressant dans les conditions humides.
Organique et inorganique : le meilleur des deux mondes
L'équipe de recherche travaille depuis des années sur les cadres métallo-organiques (MOF). Il s'agit d'une nouvelle classe de matériaux constitués de blocs de construction inorganiques reliés par des molécules organiques. Il existe de nombreuses possibilités d'adapter ces matériaux au niveau atomique à un usage spécifique - par exemple, le groupe de Dominik Eder les a utilisés ces dernières années comme photocatalyseurs pour la production d'hydrogène ou pour la purification de l'eau.
Dans la plupart des cas, les composés à structure métallo-organique sont des nanoparticules qui contiennent des grappes d'atomes métalliques, liés par des composés organiques. "Cependant, le matériau COK-47 présente une particularité importante", explique le chimiste Pablo Ayala, coauteur de l'étude actuelle. "Les composants inorganiques de ce matériau sont des feuilles bidimensionnelles d'oxyde de titane, ce qui influence considérablement son comportement.
Des recherches approfondies ont maintenant montré que dans un environnement humide, les molécules d'eau séparent les liens entre les feuilles d'oxyde de titane, ce qui permet aux structures plates de glisser l'une sur l'autre et de former ce que l'on appelle un "tribofilm". Un tel film de glissement peut être extrêmement efficace pour réduire les frottements, par exemple entre deux pièces mobiles d'une machine.
Un frottement minimal, une durabilité maximale
"Nous avons comparé COK-47 avec d'autres lubrifiants de la classe des composés à structure métallo-organique qui sont souvent utilisés aujourd'hui. Le coefficient de frottement de COK-47 était nettement inférieur à celui des autres", explique l'ingénieur Hanglin Li, premier auteur de l'étude. "COK-47 est également beaucoup plus durable que les autres matériaux 2D, un autre critère important dans la pratique.
Grâce à cette découverte, l'équipe a ouvert un tout nouveau champ de recherche dans le domaine des lubrifiants à l'état solide. Elle souhaite à présent améliorer encore le comportement du matériau et étudier comment il peut être adapté à différentes applications très spécifiques.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Hanglin Li, Xudong Sui, Pablo Ayala, Edoardo Marquis, Hannah Rabl, Adrian Ertl, Pierluigi Bilotto, Yazhuo Shang, Jiusheng Li, Lu Xu, Maria Clelia Righi, Dominik Eder, Carsten Gachot; "Advanced Solid Lubrication with COK‐47: Mechanistic Insights on the Role of Water and Performance Evaluation"; Advanced Science, 2025-1-13
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