Glisser; peut-être à la fatigue. "L'usure est si courante dans les systèmes coulissants qu'elle a acquis cet air d'inévitabilité, " dit Greg Sawyer, un professeur de génie mécanique à l'Université de Floride qui dirige une équipe de chercheurs dans l'espoir de renverser cette hypothèse. Sawyer et ses collaborateurs ont réussi à modifier le polytétrafluoroéthylène (PTFE), l'omniprésent, matériau déjà à faible friction également connu sous le nom de téflon, pour le rendre "près d'un million de fois plus résistant à l'usure". En appliquant les enseignements tirés de cette réussite et d'autres, les chercheurs tentent d'identifier, puis éliminer, les origines atomiques et moléculaires de l'usure. S'ils atteignent leur but, les assemblages mobiles tels que les remplacements articulaires peuvent durer, sinon pour toujours, puis au moins jusqu'à ce que leurs propriétaires « aient débarrassé cette enveloppe mortelle ».
Tout appareil comportant des pièces mobiles, qu'il s'agisse d'une tondeuse à gazon, un lave-vaisselle, ou un groupe motopropulseur – éprouve des frictions. "Le frottement est un beau, chose complexe" qui vole l'énergie et l'efficacité d'un système, mais ne le fait pas, par défaut, entraîner une usure, dit Sawyer. Les caractéristiques de tout un système, par opposition à toutes les propriétés inhérentes aux matériaux de glissement, déterminer l'usure qui se produira lorsque deux surfaces se déplaceront l'une devant l'autre. Sawyer et son équipe ont proposé un certain nombre d'hypothèses pour expliquer comment les forces de friction peuvent arracher ou broyer des morceaux de matériau dans des systèmes coulissants particuliers. Une surface pourrait s'éroder par un lent réarrangement des atomes et des molécules; par petit, événements de rupture discrets qui s'additionnent au fil du temps ; par de rares, mais catastrophique, événements de clivage; ou par l'intermédiaire d'autres, méthodes inconnues. "Nous n'avons pas encore presque toutes les réponses, " dit Sawyer.
Pour tester leurs hypothèses, les scientifiques utilisent des microscopes à force atomique pour créer des images à l'échelle atomique des surfaces et utilisent des instruments finement réglés pour mesurer les forces infimes qui se produisent lorsque les matériaux glissent les uns contre les autres. Une fois que les chercheurs ont identifié un facteur qui contribue à l'usure du système, ils essaient de concevoir un moyen de l'arrêter. Dans le cas du PTFE ultra-faible usure, les chercheurs ont intégré des nanoparticules d'alumine dans le polymère, ce qui réduit considérablement l'usure. Et cet effet ne se limite pas au PTFE. Il a été démontré que d'autres composites plastiques remplis de nanoparticules présentent un coefficient de frottement de glissement réduit, bien que les scientifiques étudient toujours les mécanismes précis qui entraînent une usure réduite. Au Symposium AVS à Nashville, Tennessee., tenue du 30 octobre au 4 novembre, Sawyer présentera les résultats d'un certain nombre de systèmes à très faible usure étudiés dans son laboratoire, y compris les polymères, métaux, et céramiques.
Outre l'obsolescence, l'usure est la première cause de fin de vie du produit, Remarques de Sawyer. Les scientifiques et les ingénieurs de Da Vinci ont exploré des moyens de le minimiser, il dit, et son équipe continue la quête. Interrogé sur l'avenir, Sawyer envisage un monde où une myriade de produits pourraient ne jamais s'user :« Pouvez-vous imaginer ne devoir qu'une seule voiture ? Les systèmes à très faible usure pourraient tout changer.
