Un nouveau nanomatériau bidimensionnel, MXene, peut également agir comme un lubrifiant à des températures extrêmes ou dans le vide de l'espace

Vous pouvez lubrifier les chaînes de vélos avec de l'huile, mais qu'en est-il des ceintures à chaud dans l'industrie sidérurgique ou sur Mars Rovers? L'Université de technologie de Vienne a maintenant étudié les nanomatériaux très spéciaux avec des groupes de recherche de Saarbrucken (Allemagne), de l'Université Purdue aux États-Unis et de l'Université du Chili (Santiago, Chili).

Ces dernières années, la catégorie des matériaux de Mxènes (prononcé "Maxene") a provoqué une agitation en relation avec les nouvelles technologies de batterie. Mais maintenant, ils se révèlent également être un excellent lubrifiant solide, extrêmement durable et capable d'effectuer leurs tâches même dans les conditions les plus difficiles. Ces propriétés supérieures de Mxènes ont maintenant été publiées dans le prestigieux ACS Nano Journal.

Comme le graphène du matériau du carbone, Mxene entre dans la catégorie des matériaux dits 2D: ce sont des couches ultra-mises d'atomes uniques et n'ont pas de liaisons fortes avec les couches supérieures ou inférieures.



Le professeur Carsten Gachot, chef du groupe de la tribologie de l'Institut de conception d'ingénierie et de développement de produits de Tu's, dit que vous commencez d'abord par la scène dite maximale, qui est un système de couches spéciales composé de titane, d'aluminium et de carbone. L'astuce clé consiste à gravir de l'aluminium avec de l'acide hydrofluorique.



Ensuite, ce qui reste est un tas d'atomes et de minces couches de titane et de carbone qui sont vaguement empilées ensemble comme des morceaux de papier. Chaque couche est relativement stable à elle seule, mais les couches peuvent facilement se déplacer par rapport aux autres.

Cette portabilité entre les couches atomiques fait du matériau un excellent lubrifiant sec: le glissement avec une très faible résistance peut être obtenu sans provoquer d'usure. En conséquence, le frottement entre les surfaces en acier peut être réduit à un sixième, et la résistance à l'usure est extrêmement élevée: la couche de lubrification MXENE fonctionne toujours correctement même après 100 000 cycles de mouvement.



Ceci est idéal pour une utilisation dans des conditions difficiles: dans le vol spatial, par exemple, l'huile lubrifiante s'évapore immédiatement dans le vide, mais la mxene sous forme de poudre fine peut également y être utilisée.



Cela n'a rien à voir avec l'atmosphère ou la température



Carsten Gachot dit que des approches similaires ont été essayées pour d'autres matériaux en film mince, tels que le graphène ou le disulfure de molybdène. Mais ils répondent avec sensibilité à l'humidité dans l'atmosphère. Les molécules d'eau peuvent changer la force de liaison entre les couches. Pour MXENE, en revanche, il a moins d'effet.



Un autre avantage décisif est la résistance à la chaleur des Mxènes, car de nombreux lubrifiants s'oxydent et perdent leur lubrificie à des températures élevées. Les Mxènes, en revanche, sont plus stables et peuvent même être utilisés dans l'industrie sidérurgique, où les pièces qui se déplacent parfois mécaniquement atteignent parfois des températures de plusieurs centaines de degrés Celsius.



Le Dr Philip Grutzmacher du groupe de recherche du professeur Gachot, avec l'Université de Saarbruken à l'Université de Saarbruken et Purdue aux États-Unis, a étudié le lubrifiant en poudre dans plusieurs expériences de Tu Wien. De l'autre côté du monde, le professeur Andreas Rosenkranz au Chili a joué un rôle déterminant dans l'initiation et la conception de ce travail.



Carsten Gachot dit qu'il y a également eu un intérêt important pour les matériaux de l'industrie. Nous pensons que ce mXene peut être produit en masse très rapidement.