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Friction sèche et mouillée sur une surface lisse et à plots

Fanny Wu-Bavouzet — Surfaces douces (Physico-chime ’Curie’, Paris)

publié le , mis à jour le

On compare la friction d ?une lentille de polydiméthylsiloxane (PDMS) réticulé glissant sur un substrat lisse et à plots, mis en mouvement à vitesse U. On utilise des lentilles « dures » (de module d ?Young E 1 MPa) et molles (E 0.1 MPa).

- Sur substrat lisse et passif (verre silanisé), et pour des billes dures, dans l ?air, on observe un glissement stable quelle que soit la vitesse U. Pour un substrat chimiquement hétérogène, on observe un glissement stable en dessous d ?une vitesse seuil US, et du stick-slip au-delà. Pour des billes molles, le glissement est toujours instable : on observe des ondes de Schallamach à faible vitesse, et du stick-slip à vitesse élevée. Nous présenterons un modèle de stick-slip permettant de calculer la force de rupture du contact, et la fréquence du stick-slip en fonction de la vitesse de cisaillement.

Lorsque le contact est immergé dans un liquide, une transition de mouillage apparaît à une vitesse UC, et la friction du contact lubrifié est très faible (aquaplaning des voitures). Si UCUS, on observe une nouvelle forme de stick-slip couplé au mouillage du contact.

- Sur substrat à plots, selon la hauteur des plots et la force d ?enfoncement, le contact est « intime » ou « posé », avec un film d ?air intercalé. La friction dans l ?état « posé » est très faible, car l ?aire de contact sec est très réduite. Dans l ?état « intime », la force de friction diminue avec la hauteur des plots car l ?énergie d ?adhésion W(h) diminue. On n ?observe pas d ?effet « gecko ».

Pour des petits plots, on observe une transition « intime »/« posé » au-delà d ?une vitesse seuil UC*, associée à une chute de la force de friction. Pour des billes molles, on observe toujours du stick-slip et des ondes de Schallamach dans la gamme de vitesse étudiée.

Cette étude est un premier pas pour comprendre la friction d ?un pneu sur les aspérités de la route.

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