Monitoring Electrique et mulTi-Echelle du comportement tribOlogique d’inteRfaces en condITions sévèrEs – METEORITE

Avec le développement rapide de la mobilité électrique, il est devenu urgent d'améliorer la performance des systèmes en frottement soumis à des contraintes électriques. Sans parler du fait que ce développement se déploie dans des environnements de plus en plus agressifs: vitesses de frottement plus élevées, tensions plus élevées, températures plus élevées. Des défis similaires sont également observés dans les moteurs d'éoliennes. Plus généralement, le développement croissant des systèmes électriques à haute densité de puissance (panneaux photovoltaïques dans les centrales solaires, électronique embarquée, électronique de puissance, etc.) nécessite également une compréhension globale des contacts électromécaniques dans des conditions sévères (cycles de température, contacts intermittents, arcs électriques, etc.)
Le projet METEORITE est un projet hautement multidisciplinaire au carrefour de la tribologie, de la physico-chimie et du transport électronique dans les matériaux. Il se concentre sur le développement d'instruments dédiés (avec leurs méthodologies associées) qui combinent des caractérisations électriques et tribologiques multi-échelles in-operando. Les méthodes électriques seront utilisées soit pour caractériser, soit pour stresser des interfaces en frottement placées dans des conditions agressives. Des lubrifiants liquides et solides à base de MoS2 seront utilisés comme cas d'étude pour illustrer la faisabilité et les performances de notre approche.
Les mesures électriques sont actuellement sous-exploitées pour la compréhension globale de la physico-chimie des contacts mécaniques. En couplant des caractérisations électriques, tribologiques et physico-chimiques in situ, ce projet propose d'enrichir notre compréhension des contacts dans des conditions sévères : cycles mécaniques et/ou électriques, contacts à haute température, etc. Ce couplage sera utilisé soit pour mieux caractériser le contact, soit pour le stresser.
La partie "Instrumentation" reposera sur le développement d'instruments qui sont déjà uniques au monde : au SIMaP, des mesures tribologiques seront effectuées sur un dispositif de nanoindentation-électrique in-situ MEB; au LTDS, le tribomètre analytique en environnement contrôlé sera couplé à des mesures électriques avancées. Ces outils se complètent en termes d'échelle spatiale, de sensibilité mécanique et de techniques de caractérisation in situ. La partie "Caractérisation" se concentrera sur des aciers combinés à des lubrifiants à base de MoS2 (liquide ou solide). L'objectif sera de mieux décrire la cinétique des mécanismes de germination/croissance/évolution microstructurale des tribofilms, en lien avec la chimie de surface et les performances tribologiques. L'effet du stress électrique sur la croissance et le vieillissement des tribofilms sera aussi étudié.
METEORITE combine deux domaines d'expertise complémentaires : l'étude tribologique et physico-chimique des contacts (LTDS) et le couplage des comportements électriques et mécaniques à petite échelle (SIMaP).