Chapitre II: Synthèses et caractérisations de nanocarbones fluorés
3 Bilan
Pour conclure sur cette étude tribologique, trois matrices nanocarbonées de dimensions différentes (0D, 1D et 2D correspondant respectivement aux NCGs, NFCs et NDCs) et fluorées selon deux modes de fluoration (directe et contrôlée) ont été étudiées. De plus, deux taux de fluoration différents ont été choisis (un faible et un plus élevé) de manière à étudier l’influence de la quantité de fluor sur le coefficient de frottement. Les tests ont été menés à température ambiante et à 160°C sous air. Il s’agissait également à travers cette étude de déterminer si un facteur de forme particulier est à privilégier permettant ainsi d’obtenir de bonnes performances tribologiques. Les coefficients de frottement mesurés pour l’ensemble des matrices fluorées, selon toutes méthodes et de tous taux de fluoration confondus sont prometteurs car inférieurs à 0,1, souvent largement. L’ensemble des nanolubrifiants fluorés synthétisés constituent donc de bons lubrifiants solides. D’autre part, les performances tribologiques des matériaux sont grandement améliorées pour la plupart, ou sinon équivalentes à haute température (160°C). Concernant l’effet de la dimensionnalité sur les propriétés tribologiques, il semble que ce paramètre soit lié en partie au taux de fluoration (F/C). Ceci est davantage marqué pour les mesures effectuées à température ambiante. En effet, à faible taux de fluoration, ce sont essentiellement les NCGs fluorés (par F2 ou TbF4) qui présentent les plus faibles coefficients de frottement. Cependant, pour des taux de fluoration plus élevés, ce sont les NDCs et les NFCs fluorés par F2 qui se démarquent. A haute température, les NDCs fluorés par TbF4 (CF0,82) exposent de bonnes performances avec un coefficient de frottement égal à 0,024 ± 0,001; cependant les NFCs fluorées par F2 et avec un taux de fluoration plus bas (F/C = 0,4) présentent des coefficients de friction encore plus faibles, de l’ordre de 0,015 ± 0,002. Les NCGs fluorés à fort taux de fluoration (F/C=0,8) notamment par TbF4 ne sont pas non plus à exclure car leur coefficient de frottement est de l’ordre de 0,038 ± 0,001.
Ainsi, les nanocarbones fluorés de manière générale constituent de bons lubrifiants solides. Les modes de fluoration (directe et contrôlé) influent sur les propriétés de frottement, principalement à bas taux de fluoration lorsque la distribution des atomes de fluor dans le volume ou en périphérie s’avère crucial. A taux de fluoration supérieurs, ces différences s’estompent. Alors les coefficients de frottement sont abaissés, excepté dans le cas des NFCs fluorées par F2 avec un taux de fluoration F/C égal à 0,4 qui à 160°C présentent de meilleures performances que les NFCs CF0,8 fluorées suivant le même mode de fluoration. Une fluoration avancée et menée par le processus direct avec F2, génère des défauts morphologiques, craquelures, gonflements inhomogènes, rupture le long de l’axe de la fibre, ouvertures des nano-objets sphériques, qui semblent favoriser le frottement. En outre, une corrélation entre les coefficients de frottement à chaud et la stabilité thermique a été observée : les valeurs sont d’autant plus basses que le matériau est moins stable thermiquement. Les conditions de frottement semblent assister la défluoration qui agit selon un mode à déterminer.
Après avoir étudié les stabilités thermiques et les propriétés tribologiques de ces différentes nanocharges lubrifiantes, et démontré qu’elles cadraient avec les objectifs du projet INNOLUB, il s’agit désormais de s’intéresser à leur incorporation, notamment au sein de liants polymériques stables à haute température. En effet, l’objectif est de pouvoir mettre en forme un vernis contenant les NFCs fluorées, choisies autant pour leur propriétés thermiques et tribologiques intrinsèques que pour la réussite du changement d’échelle de synthèse (scale-up) sur ces nanofibres fluorées (des batchs d’environ 100g peuvent être réalisés). Il s’agira aussi dans un second temps d’étudier les propriétés thermiques et tribologiques des vernis formulés de manière à déterminer si les propriétés intrinsèques des nanocomposites correspondent aux attentes du cahier des charges.
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