Responsables : Fabrice Dassenoy (PR-ECL) - Julien Fontaine (CR-CNRS)

Membres : Jean-Luc Loubet (DR-CNRS), Manuel Cobian (MCF-ECL), Franck Dahlem (MCF-ECL), Maria-Isabel De Barros (MCF-ECL), Clotilde Minfray (MCF-ECL), Michel Belin (IR CNRS), Thierry Le Mogne (IR-CNRS), Sophie Pavan (IE-CI), Béatrice Vacher (IE-CNRS)

Mots clefs : tribochimie, mécanique des surfaces, charges électriques, triboélectrification, lubrification limite, lubrification solide, couches minces, additifs de lubrification, nanoparticules, nanoindentation, analyse de surface, microscopie électronique analytique, microscopie à sonde locale

Problématique du groupe :
La réponse tribologique d’un contact en lubrification limite ou en frottement sec est contrôlée par les propriétés du matériau interfacial et de ses évolutions au cours de la sollicitation mécanique. Le comportement de ce matériau dépend de sa cristallographie, de sa composition chimique, de ses propriétés mécaniques et physiques à une échelle pouvant atteindre le nanomètre.

Notre objectif est d’appréhender les modifications physico-chimiques, structurales, mécaniques et électriques de la matière sous l’effet des sollicitations mécaniques et des interactions avec l’environnement, afin de comprendre, contrôler et optimiser la réponse tribologique du système.

Pour cela, nous adoptons une approche se voulant à la fois pluridisciplinaire et multi-échelle. Elle repose sur des expérimentations avancées en tribométrie, en caractérisation mécanique ainsi que dans l’observation et l’analyse physico-chimique des surfaces et de la matière. Elle est renforcée par le couplage entre expérimentation et modélisation numérique.

Domaines scientifiques :

-* Compréhension des phénomènes impliqués en lubrification limite et en frottement sec

• Réactions tribochimiques en phase liquide ou gazeuse avec les surfaces de matériaux massifs ou en couches minces.
• Comportement mécanique des contacts, couches minces et tribofilms.
• Phénomènes électriques aux interfaces : triboélectrification, piégeage et transport de charges électriques.

Applications :

• Lubrification : additifs, nano-lubrifiants et nanoparticules, lubrifiants solides, éco-lubrifiants, supra-glissement, méta-matériaux diélectriques ou métalliques
• Usure et endommagement : rôle des additifs dans la fissuration, couches minces nano-structurées, micro- et nano-technologies
• Maîtrise des tribo-charges : bruit dans les câbles et contacts électriques, tribogénérateur, interactions de poudres chargées.

Méthodologie et techniques :

• Caractérisations tribologiques à macro-, méso- et nano-échelle : tribométrie avancée, tribométrie en relaxation, tribométrie analytique, tribométrie en environnement contrôlé.
• Nano-frottement, nano-usure, nano-rayure (microscopie à force atomique, nano-manipulateur sous TEM…).
• Couplage entre essais tribologiques et caractérisations analytiques et structurales in-situ et ex-situ des surfaces et des interfaces (techniques XPS, TEM, EFTEM, Raman…).
• Caractérisation dynamique de contacts à l’échelle du nanomètre : nano-indentation et nano-rhéologie.
• Microscopie en champ proche avec développement de (multi-)sondes locales fonctionnalisées, microscopie électronique à effet miroir.
• Modélisation expérimentale par la mise au point et l’utilisation de modèles chimiques, mécaniques et physiques de laboratoire pour identifier les processus élémentaires et les paramètres influents.
• Modélisation numérique de systèmes tribochimiques à l’échelle atomique par des méthodes ab-initio (DFT) et/ou par dynamique moléculaire.