La superlubrification est un phénomène matériel spécial dans lequel le frottement entre deux matériaux tombe presque à zéro. Le vrai frottement zéro n’est pas thermodynamiquement admissible, mais la superlubrification s’en rapproche. Ce phénomène de superlubrification se produit lorsque deux surfaces ont des réseaux cristallins qui sont en contact incommensurable, ce qui signifie que l’arrangement cristallin est tel que seule une infime minorité des atomes de la surface entre en contact avec la surface opposée, générant une quantité de frottement extrêmement faible.
Jusqu’à présent, la superlubrification a été observée surtout avec le graphite, bien qu’elle ait également été observée brièvement entre des feuilles de mica ou entre une aiguille de tungstène et une surface de silicium ou de graphite. La superlubrification a été découverte lorsque les physiciens ont étudié, avec une très grande précision, la force de friction entre les surfaces cristallines. Lorsqu’il y a un désaccord de réseau entre deux de ces surfaces, le frottement peut s’écarter presque entièrement. Ce décalage de maille est obtenu simplement en jouant sur l’orientation des couches cristallines les unes par rapport aux autres.
La superlubrification est intéressante car elle se déroule dans un environnement sec – deux faces cristallines – plutôt que dans l’environnement humide normalement associé aux lubrifiants. Dans un lubrifiant conventionnel, l’action de barattage entre les molécules de lubrifiant et les surfaces adjacentes produit en fait une certaine friction, provoquant de la chaleur, une perte d’énergie et des limites matérielles. Dans les surfaces superlubrifiantes conçues avec précision, cette perte d’énergie marginale disparaîtrait pratiquement, rendant de nouveaux types d’ingénierie possibles. Malheureusement, garantir l’orientation et la stabilité correctes des réseaux cristallins pourrait nécessiter une ingénierie à l’échelle nanométrique, quelque chose en dehors de la gamme de fabrication actuelle.
La superlubrification a été inventée en relation avec les qualités de la supraconductivité et de la superfluidité, bien qu’elle n’ait pas de réelles similitudes avec celles-ci. La superlubrification et son étude est un domaine relativement récent, élevé en 1991 mais peu étudié entre-temps. En supraconductivité, l’électricité circule sans résistance, et en superfludité, un fluide circule sans résistance (frottement). Bien que les superfluides soient sans friction, comme les superlubrifiants, le mécanisme physique sous-jacent est fondamentalement différent.