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Engins spatiaux : un lubrifiant solide adapté à l'air comme au vide

les engins spatiaux sont soumis à des contraintes extrêmes. Des chercheurs ont développé un prototype de lubrifiant solide qui ne souffre pas de l’oxydation à l’air libre et qui fonctionne mieux que les solutions actuelles dans le vide. Ces travaux ont abouti à un dépôt de brevet.

Les engins spatiaux ont besoin, comme la plupart des machines, d’être lubrifiés par endroits. Les solutions utilisées sur Terre ne conviennent cependant pas car les lubrifiants doivent tenir pendant les violentes phases du décollage et de la mise en orbite et résister aux conditions extrêmes du vide spatial. Depuis les années 50, les revêtements en bisulfure de molybdène (MoS2) sont privilégiés pour les mécanismes spatiaux. Lorsqu’ils sont soumis à des frottements, ces lubrifiants solides se dégradent pour générer une fine couche entre les parties en contact. C’est cette pellicule qui joue le rôle de lubrifiant. Si ces revêtements de MoS offrent de très bonnes performances dans le vide, ils souffrent d’une grande sensibilité à l’oxygène et à l’humidité contenus dans l’air, et se détériorent donc pendant toutes les phases de construction et de tests au sol.

Les chercheurs de FEMTO-ST (CNRS/Université Bourgogne-Franche-Comté), du Laboratoire de mécanique des contacts et des structures ( LaMCoS , CNRS/INSA Lyon), du CNES, du Luxembourg institute of science and technology (LIST, Luxembourg) et de l’université de Toronto (Canada) ont ainsi développé un nouveau revêtement efficace pendant toutes les phases d’utilisation des mécanismes spatiaux. Ces résultats sont publiés dans la revue Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.202110429) et ont fait l’objet d’une actualité INSIS CNRS

Ils sont pour cela restés sur une base de MoS , à laquelle ils ont incorporé du tantale (Ta) par dépôt physique en phase vapeur (PVD). Avec cette technique, des cibles en MoS et en tantale sont vaporisées par plasma, puis déposées en couches minces sur les surfaces à revêtir. En réglant finement les paramètres, l’équipe est parvenue à répartir de façon homogène le tantale dans la structure du MoS , une incorporation confirmée par des simulations. L’ajout de tantale permet de protéger le lubrifiant contre les effets néfastes de l’oxydation par l’air, et joue lui-même un rôle lubrifiant une fois dans le vide. Un premier prototype, fait d’une couche de seulement un micron d’épaisseur, a ainsi surpassé plusieurs dépôts, dont le MoS2 qui fait toujours référence, tant dans le cadre d’un fonctionnement sous air que sous vide. Un brevet a été déposé et est en cours d’étude. Les chercheurs veulent à présent amener le lubrifiant au niveau de préqualification pour un usage dans les mécanismes spatiaux.

Contact FEMTO-ST : Guillaume COLAS

  • Des vibrations pour mesurer les microfibres optiques

    Les nanotechnologies ont miniaturisé les composants électroniques au point qu’ils nécessitent de nouveaux outils de mesure. Des chercheurs de FEMTO-ST et du laboratoire Charles Fabry proposent ainsi une nouvelle méthode précise et plus simple pour mesurer le diamètre de microfibres optiques grâce à des vibrations sonores.
    Ces travaux sont publiés dans la revue Optica et sont mis en avant par le CNRS

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  • Prix de la meilleure thèse 2016 du GdR Robotique

    Mohamed Taha Chikhaoui, Doctorant au sein de l'équipe MiNaRoB du département AS2M de FEMTO-ST, a obtenu le prix de la meilleure thèse 2016 du GdR Robotique pour un "Nouveau concept de robots à tubes concentriques à micro-actionneurs à base de polymères électro-actifs".

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  • Frontiers in Photonics Symposium

    Ce symposium organisé par FEMTO-ST mettra en vedette vendredi 24 novembre à Besançon l'intervention de deux scientifiques de renommée internationale et sera également l'occasion de rassembler des scientifiques, des post-doctorants et des doctorants autour du thème général de l'optique.

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  • Workshop MicroPhononics & applications

    Dans le cadre de son Labex ACTION, FEMTO-ST organise les 16 et 17 novembre un « workshop » sur la microphononique et ses applications, en collaboration avec le GdR META (« Métamatériaux acoustiques pour l'ingénierie »).

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  • Du concept de PHM à la maintenance prédictive 2

    Brigitte Chebel-Morello, Jean-Marc Nicod, Christophe Varnier du départment AS2M viennent de signer un nouvel ouvrage paru en ce mois de novembre 2017.

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  • Daniel Hissel lauréat de la Médaille Blondel 2017

    Le Jury du Comité Blondel a désigné Daniel Hissel, lauréat de l’édition 2017 de la Médaille Blondel pour ses contributions déterminantes à la conception et à la gestion de systèmes énergétiques utilisant l’hydrogène et les piles à combustible.

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  • UBFC lauréate du PIA 3 "Ecoles universitaires de recherche"

    Le projet "Ingénierie et innovation au travers des sciences physiques, des hautes technologies, et de l'interdisciplinarité" (EIPHI) est lauréat du PIA 3 " Écoles universitaires de recherche "
    Porté par Laurent Larger, directeur de FEMTO-ST, ce projet implique l'uB, l'UFC, l'UTBM et l'ENSMM, ainsi que le CNRS. Il s'appuie sur les écoles doctorales Sciences pour l'ingénieur (SPIM) et Carnot-Pasteur et sur les laboratoires FEMTO-ST et ICB.

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  • Des sons pour moduler la lumière à l'échelle nanométrique

    Les modulateurs acousto-optiques permettent de modifier l’intensité des ondes lumineuses grâce aux interactions entre le son et la lumière. Alors que ces systèmes avoisinent la taille d’une boite d’allumettes, des chercheurs de FEMTO-ST ont élaboré une théorie pour en concevoir à l’échelle nanométrique. Ces travaux sont publiés dans la revue Optica et sont mis en avant par l’institut INSIS du CNRS.

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  • Laurent LARGER en direct sur RFI !

    Pourquoi s’inspirer du cerveau pour les ordinateurs du futur ? Laurent Larger nous répond !

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  • Cédric DECROCQ obtient le "Louis and Edith Zernow award"

    Ce doctorant de l'équipe THERMIE (département Energie) a été récompensé lors de l'International Symposium on Ballistics.

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