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Faits marquants 2011

 

Les nanoparticules, lubrifiants du futur…

 

Les nanoparticules sont considérées depuis quelques années comme de sérieux candidats au remplacement des additifs de lubrification actuels. Moins nocifs pour l’environnement en raison de leur structure fermée, les fullerènes inorganiques de bisulfures de molybdène (IF-MoS2) présentent des propriétés réductrices de frottement et anti-usure tout à fait exceptionnelles et nettement supérieures à celles des molécules utilisées classiquement [1-3]. Leur intégration dans des lubrifiants automobiles pourrait permettre de réduire les pertes énergétiques liées au frottement dans les moteurs, de réduire la consommation de carburant et donc les émissions polluantes. La formulation de ces nouveaux « nanolubrifiants » nécessite cependant une parfaite maîtrise du mode d’action de ces objets dans le contact tribologique.

Afin de pouvoir visualiser le comportement de ces nano-structures sous sollicitation à l’échelle nanométrique, le Laboratoire de Tribologie et de Dynamique des Systèmes (UMR 5513 CNRS/ Ecole Centrale de Lyon/ENI Saint-Etienne) s’est récemment doté d’un tout nouveau porte échantillon muni d’une pointe AFM (Atomic Force Microscopy) permettant de réaliser des expériences de frottement à l’intérieur d’un Microscope Electronique en Transmission (MET). Ce nouveau système a ainsi permis aux chercheurs d’observer en temps réel le comportement d’une nanoparticule isolée dans un contact dynamique, fournissant ainsi de précieuses informations sur le mécanisme de lubrification des fullerènes de MoS2. Suivant les conditions de sollicitation et les caractéristiques intrinsèques de la particule : taille, cristallinité, morphologie, il a été montré que les particules pouvaient adopter des comportements très différents allant du glissement au roulement, en passant par une exfoliation de leurs feuillets externes (Figure 1). La figure 2 montre une particule de MoS2 déformée plastiquement après compression à l’aide du dispositif d’indentation sous MET du CLYM (Centre LYonnais des Microscopies).

 

 

 

Figure 1

Image obtenue en microscopie électronique en transmission d’une nanoparticule de MoS2 à l’issu d’un test de frottement effectué entre le substrat et l’indenteur. Lors de la sollicitation mécanique, exfoliation de la couche externe du fullerène et libération d’un feuillet de MoS2 lubrifiant dans la zone de contact.

 

 

 

Figure 2

Test de compression sur une nanoparticule de MoS2. a) état initial de la particule avant la mise en pression – b) état final après décompression. La particule est déformée plastiquement.

 

 

Site web : http://ltds.ec-lyon.fr/

 

Contact : fabrice.dassenoy@ec-lyon.fr

 

Références

  • 1. J. Tannous, F. Dassenoy, A. Bruhacs, W. Tremel, "Synthesis and tribological performance of novel MoxW1-xS2 (0≤x≥1) inorganis fullerenes", Tribology Letters, 37, 1, 83-92, 2010
  • 2. R. Rosentsveig, A. Gorodnev, N. Feuerstein, H. Friedman, A. Zak, N. Fleischer, J. Tannous, F. Dassenoy, R. Tenne, "Fullerene like MoS2 nanoparticles and their tribological behavior", Tribology Letters, 36, 2, 175-182, 2009
  • 3. L. Joly-Pottuz, F. Dassenoy, M. Belin, B. Vacher, J.M. Martin, N. Fleischer, "Ultralow-friction and wear properties of IF-WS2 under boundary lubrication", Tribology Letters, 18, 4, 477-485, 2005

 

Distinction

« Taiho Encouraging Award for Young Tribologist ». Prix reçu en 2009 lors du 4ième congrès mondial de tribologie (Kyoto – Japon) récompensant les recherches menées sur les nanoparticules lubrifiantes.


 

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