Des recherches menées par des scientifiques de l'Université de Sydney et de l'Organisation australienne des sciences et technologies nucléaires (ANSTO) ont découvert les mécanismes complexes à l'échelle nanométrique à l'origine de l'usure, un processus qui entraîne une perte progressive de matière à la surface des objets solides en raison de contacts répétés et glisser contre d’autres surfaces.

L’usure est une cause majeure de défaillance et de dégradation des matériaux, affectant un large éventail d’industries, notamment la fabrication, les transports et la production d’énergie. Comprendre les mécanismes à l’origine de l’usure à l’échelle atomique est crucial pour développer des stratégies visant à atténuer ses effets et à améliorer la durabilité des matériaux.

Dans leur étude, publiée dans la revue "Nature Materials", l'équipe de recherche a utilisé une combinaison de techniques expérimentales avancées et de simulations informatiques pour étudier le comportement des matériaux à l'échelle nanométrique lors de l'usure. Ils se sont concentrés sur un processus appelé « usure par frottement », qui se produit lorsque deux surfaces sont en contact et soumises à des vibrations de faible amplitude et à haute fréquence.

À l’aide d’un microscope à force atomique (AFM) sur mesure, les chercheurs ont observé la formation et la croissance de débris d’usure au niveau atomique. Ils ont découvert que les particules d’usure sont générées par une combinaison de mécanismes, notamment la déformation plastique, le remaniement atomique et la rupture des liaisons chimiques entre atomes.

L’équipe a également effectué des simulations de dynamique moléculaire pour mieux comprendre les processus à l’échelle atomique impliqués dans l’usure. Ces simulations ont révélé l'interaction complexe entre la rugosité de la surface, la température et les contraintes appliquées, qui influencent la formation et la libération des particules d'usure.

La recherche fournit une compréhension fondamentale des mécanismes à l’origine de l’usure à l’échelle atomique, offrant ainsi des informations précieuses pour le développement de matériaux avancés dotés d’une résistance à l’usure améliorée. En contrôlant ces processus à l’échelle nanométrique, il pourrait être possible de concevoir des matériaux plus durables et moins susceptibles aux défaillances induites par l’usure.

Les résultats de cette étude ont de vastes implications pour les industries qui dépendent de matériaux soumis à l’usure, comme les secteurs de l’automobile, de l’aérospatiale et de la fabrication. En comprenant les causes profondes de l’usure au niveau atomique, les chercheurs peuvent développer des stratégies ciblées pour minimiser son impact et augmenter la durée de vie des matériaux.