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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

  • Medyna2013

    Du 23 ou 25 avril 2013 se tiendra à Marrakech la première édition de Medyna. Cette conférence euro-méditerranéenne réunira des chercheurs de la communauté scientifique internationale, pour discuter des avancées majeures dans le domaine de Vibrations, Acoustique et Vibroacoustique. Il portera sur les méthodes théoriques (analytiques et numériques) et expérimentales de ces sujets en regroupant mathématiciens appliqués, mécaniciens et acousticiens. Une attention particulière sera consacrée aux nouveaux problèmes acousto-mécaniques liés à l'utilisation d'interfaces architecturées, de systèmes utilisant des matériaux spécifiques ou systèmes hybrides (actif / passif).

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  • John Dudley : Médaille d'argent du CNRS

    En raison de l’originalité, de la qualité et de l’importance de ses multiples succès scientifiques en photonique linéaire ultra-rapide, John Dudley, éminent professeur à l’Université de Franche Comté et responsable de l’équipe optoélectronique au sein du département d’optique de l’institut FEMTO-ST, est lauréat 2013 de la médaille d’argent du CNRS.

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  • Journée de présentation du réseau RTB

    La centrale de technologie MIMENTO invite tous ceux qui ont besoin de réaliser des micro- ou nano-objets le vendredi 29 mars 2013 de 10h à 16h à une journée d’information et d’échanges sur les possibilités d’accès à ses ressources technologiques.

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  • Coup de théâtre au labo FEMTO-ST

    C'était une première... la première fois que les membres de la compagnie
    Teraluna visitaient un laboratoire de recherche. Et la première fois que les chercheurs de l'Institut FEMTO-ST servaient de source d'inspiration à des artistes.
    Découvrez en vidéo quelques moments de cette journée
    placée sous le signe du temps et de la lumière.

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  • Un jour avec...Roland Salut

    Un ingénieur de FEMTO-ST dans le journal du CNRS

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  • Mesure du temps : Chronique sur France Inter

    FEMTO-ST dans l'émission "la tête au carré"

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  • Sarah Benchabane, distinguée par la médaille de bronze du CNRS,

    Sarah Benchabane, lauréate 2012 de la section 8 du CNRS a reçu vendredi 14 décembre la médaille de bronze CNRS des mains de Claudine Schmidt-Lainé, directrice de l’Institut des sciences de l’ingénierie et des systèmes (INSIS) du CNRS et de Philippe Piéri, délégué régional CNRS Centre-Est, en présence de Nicolas Chaillet, directeur de l’institut FEMTO-ST, Jacques Bahi, président de l’Université de Franche-Comté, Bernard Cretin, directeur de l’ENSMM et de nombreux collègues, amis et parents.

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  • Vers la création du Collégium international «SMYLE»

    Une nouvelle étape dans le partenariat scientifique franco-suisse vient d’être franchie vendredi 14 décembre à Besançon par la signature de la lettre d’intention de création du collégium « SMart sYstems for a better LifE » entre l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne «EPFL » pour la Suisse et les tutelles de FEMTO-ST pour la partie française (CNRS, UFC, ENSMM, UTBM)

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  • Javier Solano obtient le prix "GreenTalents"

    Javier Solano vient d'obtenir le prix "GreenTalents" (décerné par l'Allemagne) pour ses travaux sur la gestion d'énergie des véhicules hybrides et électriques.

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  • Un micron d’or pour la micro horloge atomique de FEMTO-ST

    Rodolphe Boudot (département Temps-Fréquence) et Nicolas Passily (département Micro Nano Sciences et Systèmes) ont été récompensés du micron d’or pour leur démonstrateur d’horloge atomique MEMS présenté sur la 19ème édition du salon international des microtechniques MICRONORA.

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