Les nanoparticules de polymère chimiquement fonctionnalisées réduisent la friction sur les surfaces en acier

Les lubrifiants à base d’huile minérale protègent les pièces du moteur de l’usure, et cet effet est renforcé par l’ajout de nanoparticules de polymère à l’huile de lubrification. Une équipe britannique vient de découvrir que la fonctionnalisation époxy de ces nanoparticules favorise davantage la réduction du frottement sur les surfaces métalliques.

Comme le rapporte l’équipe dans le journal Angewandte Chemieles nanoparticules contenant des groupes époxy adhèrent fortement aux surfaces en acier inoxydable, ce qui entraîne une réduction significative du frottement.

Les moteurs automobiles comprenant des pièces bien lubrifiées consomment moins de carburant, produisent moins d’émissions et souffrent moins d’usure à long terme. L’huile minérale est largement utilisée comme lubrifiant et les nanoparticules peuvent être directement préparées dans ce solvant en utilisant une technique connue sous le nom d’auto-assemblage induit par la polymérisation. Le revêtement de la surface des composants métalliques avec des nanoparticules de quelques dizaines de millionièmes de millimètre les protège des contacts directs.

Csilla György et Steve Armes de l’Université de Sheffield (Royaume-Uni) ont conçu des nanoparticules « poilues » comprenant des chaînes de poly(méthacrylate de lauryle) solubles dans l’huile et un noyau nanoparticulaire insoluble dans l’huile. Ces nanoparticules ont été conçues pour adhérer fortement aux surfaces métalliques en introduisant des groupes époxy dans les « poils » en copolymérisant du méthacrylate de lauryle avec du méthacrylate de glycidyle, un monomère à fonctionnalité époxy.

L’équipe a découvert que les nanoparticules contenant de l’époxy réagissaient avec des groupes hydroxy situés à la surface de l’acier inoxydable. Cette réaction a conduit à une forte adhésion des nanoparticules, un phénomène connu sous le nom d’adsorption chimique. Que l’adsorption chimique se produise ou non dépendait de l’emplacement précis des groupes époxy. « À notre grande surprise, l’introduction d’un nombre beaucoup plus important de groupes époxy dans les noyaux de nanoparticules n’a eu aucun effet bénéfique », explique Armes.

Les nanoparticules adsorbées ont considérablement réduit la friction, comme l’a découvert l’équipe de Sheffield lors de la réalisation d’études tribologiques en collaboration avec des scientifiques de Lubrizol, une société d’additifs pour huile moteur basée au Royaume-Uni. « Remarquablement, les nanoparticules adsorbées sont restées intactes sur la surface de l’acier inoxydable après de telles expériences, qui ont été menées à la température de fonctionnement typique d’un moteur à combustion interne », ajoute Armes.

De telles nanoparticules fonctionnalisées époxy pourraient donc signifier un nouveau bond en avant dans les performances des additifs lubrifiants pour les formulations d’huile moteur de nouvelle génération.