Elaboration de revêtements Nanométriques conducteurs pour une lubrification sèche appliquée à la Connectique – NanoConnect

Le contact électrique entre deux conducteurs est essentiellement un problème d'interface. Dans le cas d'un connecteur, l'interface doit assurer non seulement une bonne continuité électrique, mais également une protection efficace contre la corrosion et le maintien d'un frottement faible. Parmi les dégradations liées aux conditions d'utilisation, citons par exemple celles résultant du microdéplacement des deux parties du contact sous l'effet de vibrations et/ou de variations de température. Ce phénomène est appelé fretting : c'est une des causes principales de défaillance des contacts électriques de connexion. La solution habituelle pour retarder ce phénomène est l'utilisation de lubrifiants liquides. Cependant en conditions extrêmes (ultravide, hautes températures, microsystèmes ...) le recours aux lubrifiants liquides classiques n'est pas possible. Dans ce contexte, la mise en œuvre d'une lubrification sèche représente un enjeu majeur. L'objectif de ce projet est d'élaborer un film conducteur d'épaisseur nanométrique capable de protéger son substrat de la corrosion tout en conservant un frottement faible et une usure minimum. Il s'agit ici de concilier des propriétés contradictoires puisqu'à ce jour la plupart des films anti-corrosion et anti-frottement sont mauvais conducteurs. Au-delà de cette innovation, cette étude devrait permettre d'avancer dans la compréhension des mécanismes de lubrification moléculaire. Notre méthodologie repose sur trois points forts. Dans un premier temps nous élaborerons des revêtements originaux associant des structures moléculaires semi-conductrices à des oligomères perfluorés greffés de façon covalente au matériau de contact (or, étain, cuivre), qui devront répondre aux exigences énoncées ci-dessus. Dans un deuxième temps, les propriétés conductrices et tribologiques (c'est-à-dire en frottement) de ces films organiques greffés d'épaisseur nanométrique seront étudiées, aux échelles macroscopique et microscopique. L'homogénéité de ces films est une condition essentielle d'obtention de propriétés macroscopiques satisfaisantes (faible frottement, bonne conduction). Elle ne peut être maîtrisée que par la compréhension et le contrôle des propriétés moléculaires. Les propriétés macroscopiques (électriques et mécaniques) seront étudiées à l'aide de bancs d'essais reproduisant des conditions réelles d'utilisation à partir de contacts sphère/plan modèles. Les propriétés microscopiques/nanométriques seront étudiées grâce à des techniques dérivées de la microscopie à force atomique: le troisième point fort concerne l'AFM à pointe conductrice, qui nous permettra d'obtenir des cartes de résistance et de friction locales. De plus le développement d'une extension « nano-fretting » sera entreprise de façon à simuler à l'échelle micro/nanoscopique le mécanisme de dégradation par fretting. Enfin, la protection des surfaces métalliques revêtues contre la corrosion sera évaluée sur la base des normes requises en connectique.