La découverte d’une loi de la friction permet de mettre au point un matériau qui minimise la perte d’énergie
Les lois fondamentales de la friction restent un mystère à ce jour.
Dans ce rendu, une pointe à l’échelle nanométrique tire les atomes pour qu’ils glissent sur d’autres… NYU Tandon
Des chercheurs de la NYU Tandon School of Engineering ont découvert une loi fondamentale de la friction qui conduit à la conception de matériaux bidimensionnels capables de minimiser les pertes d’énergie, selon un communiqué de presse de l’institution publié jeudi.
La friction est à l’origine de l’invention et du développement d’un grand nombre des technologies les plus avancées d’aujourd’hui, mais ses lois fondamentales restent obscures à ce jour malgré les nombreux développements dans le domaine. En fait, ce n’est que récemment que les scientifiques ont pu utiliser les progrès de la nanotechnologie pour comprendre la physique derrière l’origine microscopique de la loi de Vinci, selon laquelle les forces de friction sont proportionnelles à la charge appliquée.
Aujourd’hui, Elisa Riedo, professeur de génie chimique et biomoléculaire, et Martin Rejhon, chercheur postdoctoral, sont tombés sur une nouvelle façon de mesurer le cisaillement interfacial entre deux couches atomiques. Ils ont également trouvé la preuve d’une nouvelle loi qui indique que cette quantité est inversement liée à la friction.
Une nouvelle loi découverte
“L’interaction entre une seule couche atomique d’un matériau et son substrat régit ses propriétés électroniques, mécaniques et chimiques”, explique Riedo dans le communiqué.
“Il est donc important de mieux comprendre ce sujet, tant au niveau fondamental que technologique, pour trouver des moyens de réduire la perte d’énergie causée par la friction.”
Pour découvrir cette nouvelle loi, les scientifiques ont examiné des films de graphite en vrac et de graphène épitaxial et ont mesuré le module de cisaillement transversal interfacial, difficile d’accès, d’une couche atomique sur un substrat.
Le module est une mesure de la capacité du matériau à résister aux déformations de cisaillement et à rester rigide. Les résultats des chercheurs ont montré qu’il est largement contrôlé par l’ordre d’empilement et l’interaction couche atomique-substrat.
Ce module est également crucial pour contrôler et prédire la friction de glissement dans les matériaux bidimensionnels supportés. Les chercheurs ont mis en évidence une relation réciproque générale entre la force de friction par unité de surface de contact et le module de cisaillement interfacial.
Des résultats prometteurs
“Nos résultats peuvent être généralisés à d’autres matériaux bidimensionnels”, a expliqué M. Riedo, qui dirige également le laboratoire PicoForce de NYU Tandon.
“Cela présente un moyen de contrôler la friction de glissement atomique et d’autres phénomènes interfaciaux, et a des applications potentielles dans les dispositifs mobiles miniaturisés, l’industrie du transport et d’autres domaines.”
Cette nouvelle découverte peut être utilisée pour contrôler les effets indésirables de la friction qui entraînent le gaspillage de grandes quantités d’énergie dans les processus industriels, le secteur des transports et ailleurs.
On estime qu’un quart des pertes d’énergie mondiales est dû à la friction et à l’usure. Il s’agit d’une perte d’énergie majeure qui, si elle est surmontée, pourrait déboucher sur un domaine plus efficace et plus respectueux de l’environnement.
“Le travail d’Elisa est un excellent exemple de l’engagement de NYU Tandon pour un avenir plus durable”, a déclaré Jelena Kovačević, doyenne de la NYU Tandon School of Engineering.
Elle a ajouté que ce travail était “un témoignage de la recherche menée dans le cadre de notre initiative d’ingénierie durable récemment lancée, qui se concentre sur la lutte contre le changement climatique et la contamination de l’environnement par le biais d’une approche à quatre volets que nous appelons AMRAd, pour Avoidance, Mitigation, Remediation, and Adaptation”.
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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche
