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Un lubrifiant à base d'eau pour des roulements plus efficaces
 
Le 09-07-2019

L'institut allemand Fraunhofer IWM a mis au point une solution aqueuse pouvant remplacer les lubrifiants traditionnels à base d'huile minérale. A la clé, de meilleures performances pour les machines et une réduction de l'impact environnemental.

Des chercheurs de l’institut Fraunhofer dédié à la mécanique des matériaux (Fraunhofer Institute for Mechanics of Materials IWM) ont annoncé le 1er juillet avoir trouvé le moyen de remplacer les huiles minérales, habituellement utilisées pour lubrifier les roulements et les guides des machines, par une solution constituée en majorité d’eau. Celle-ci en étant moins visqueuse que l’huile permettrait une meilleure lubrification des systèmes clés des machines, tout en réduisant l’impact sur l’environnement.

Une action électro-chimique

Les scientifiques ont choisi d’expérimenter en utilisant un palier lisse, c’est-à-dire un dispositif qui assure le guidage en rotation sans éléments intermédiaires (comme des roulements). Plus simplement, il s’agit en général d’une bague en métal dans laquelle tourne un arbre. Ce système est particulièrement soumis aux contraintes tribologiques et s’use rapidement.
Le palier mis au point par l’institut Fraunhofer possède une conception originale. Une triple couche de matériaux est déposée entre la bague et l’arbre : tout d’abord un manchon servant d’isolant électrique, puis une couche d’aluminium et enfin une couche de d’acier fritté. Un petit canal contenant la solution aqueuse relie la couche d’aluminium à l’arbre en acier. Cette connexion directe entre les métaux est importante, car elle permet d’obtenir un voltage électrique lorsque l’aluminium et le fer de l’acier sont mis en présence. Ce phénomène se produit sans un apport extérieur d’électricité.

Neutraliser la corrosion

La solution aqueuse comprend des liquides ioniques, c’est-à-dire des sels, fluides à température ambiante, qui contiennent des anions et des cations. En passant dans le champ électrique endogène, les ions de la solution se réorganisent pour se rassembler sur l’intérieur de la couche de métal entourant l’arbre. Une couche protectrice est ainsi obtenue par un procédé électro-chimique contre laquelle la partie mobile peut se mettre en rotation. Cette galvanisation permet également de protéger l’arbre de la corrosion engendrée par le contact avec l’eau. Le champ électrique bloque l’interaction entre le fer contenu dans les aciers et l’oxygène de l’eau.
Le système n’est cependant pas encore parfait, car le mouvement de l’arbre génère de la chaleur, qui provoque une évaporation de l’eau. Pour les chercheurs, la prochaine étape sera de trouver un mélange de liquide ionique capable de neutraliser le phénomène d’évaporation.

Ce développement représenterait une avancée environnementale car, selon l’IWM, une grande partie du million de tonnes de lubrifiant utilisé par an en Allemagne se retrouve dans la nature faute d’un système de recyclage ou de récupération performant. Par ailleurs, en ayant une viscosité bien plus faible que les huiles, la solution aqueuse minimise encore d’avantage le frottement et ainsi réduit la quantité d’énergie nécessaire pour faire fonctionner efficacement la machine.

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