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Mems : la micromécanique de demain a trouvé son lubrifiant !

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Pour ces systèmes micromécaniques, à peine visibles à l'œil nu, on imagine d'innombrables applications. Mais il y a un problème : ces délicats engrenages se grippent très vite et les lubrifiants habituels n'y peuvent rien. Un candidat a été trouvé : la vapeur d'alcool. Elle fonctionne bien... sans que l'on sache pourquoi.

Un engrenage de quelques microns. © Sandia National Laboratories, SUMMiTTM Technologies

Les Mems (MicroElectroMechanical Systems) débrident l'imagination des ingénieurs. Les applications envisagées pullulent désormais pour ces mécanismes construits à l'échelle du micromètre, souvent composés de silicium et réalisés avec les mêmes techniques de gravure que les circuits électroniques. En plus des idées plutôt évidentes de moteurs minuscules, de capteurs et d'articulations, on pense également à en faire des générateurs de courant, des graveurs de puces, des mémoires électroniques et même des poils sensoriels pour sous-marins...

Mais il reste un gros écueil. Comme tous les mécaniciens le savent, les frottements sont l'ennemi, quelle que soit l'échelle. Pour les Mems, ils deviennent un casse-tête. Ces engrenages miniatures, avec leur masse extrêmement faible et les dimensions microscopiques séparant les pièces, se grippent facilement et leur courte vie se limite souvent à la durée de l'expérience. Les lubrifiants liquides sont à oublier. « Ce serait comme faire nager quelqu'un dans une piscine emplie de miel » a résumé Seong Kim, de la Pennsylvania State University, au congrès annuel de l'American Chemical Society, qui se tient  actuellement à La Nouvelle-Orléans.

Un film monomoléculaire

Lui et Michael Dugger (du laboratoire Sandia, Albuquerque, Nouveau-Mexique) viennent d'y présenter des résultats prometteurs. Puisque les liquides sont trop épais, ces scientifiques ont utilisé un gaz, en l'occurrence de l'argon (un gaz neutre) mélangé à une petite quantité d'alcool (du pentanol).

L'effet est spectaculaire. Dans une précédente publication, les chercheurs indiquaient une augmentation considérable de la durée de vie (temps moyen entre pannes, mean time before failure, le célèbre MTBF) : les micromécaniques faites de silicium survivent 170.000 fois plus longtemps lorsqu'elles baignent dans cette atmosphère.

Pour mettre à profit ce phénomène, il faudrait bien le comprendre, ce qui est pour l'instant loin d'être le cas. Seong Kim et Michael Dugger pensent que les molécules de pentanol s'adsorbent sur le silicium pour former un film d'épaisseur monomoléculaire. Le reste de l'explication manque encore mais la voie semble ouverte pour lubrifier les Mems. Et une mécanique bien huilée ne demande plus qu'à tourner...

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