Des scientifiques de l'université de Constance ont identifié un nouveau type de friction par glissement qui se produit sans contact physique, sous l'effet d'interactions magnétiques. Ce phénomène contredit la loi d'Amontons, un principe physique vieux de 300 ans, en démontrant que la friction atteint des pics à certaines distances au lieu d'augmenter de manière constante avec la charge. Ces résultats sont publiés dans Nature Materials.
Des chercheurs de l'université de Constance ont mené une expérience de laboratoire en utilisant une matrice bidimensionnelle d'éléments magnétiques en rotation libre, positionnée au-dessus d'une seconde couche magnétique. Les couches ne se touchent jamais physiquement, pourtant les interactions magnétiques produisent une friction mesurable lors du mouvement de glissement. En faisant varier la distance entre les couches, l'équipe a contrôlé la charge effective et a observé des changements dans la structure magnétique. La friction s'est révélée la plus faible lorsque les couches étaient très proches ou très éloignées, mais elle a augmenté brusquement à des distances intermédiaires en raison de préférences magnétiques concurrentes : la couche supérieure favorisant un alignement antiparallèle et la couche inférieure préférant un alignement parallèle. Ce conflit provoque des réorientations constantes de manière hystérétique, augmentant la perte d'énergie et créant un pic de friction, ce qui viole la loi d'Amontons, laquelle lie généralement la friction de manière linéaire à la force de pression par le biais de déformations de surface. La loi d'Amontons est restée valable pendant plus de 300 ans sur la base d'observations quotidiennes, comme le fait qu'il est plus difficile de pousser des objets plus lourds. Cependant, dans les systèmes magnétiques, le mouvement déclenche des réarrangements internes qui ne sont pas pris en compte dans les modèles traditionnels. Hongri Gu, qui a réalisé les expériences, a déclaré : « En modifiant la distance entre les couches magnétiques, nous avons pu conduire le système vers un régime d'interactions concurrentes où les rotors se réorganisent constamment au fur et à mesure qu'ils glissent ». Anton Lüders, qui a développé le modèle théorique, a noté : « D'un point de vue théorique, ce système est remarquable car la friction ne provient pas d'un contact physique de surface, mais de la dynamique collective des moments magnétiques ». Clemens Bechinger, superviseur du projet, a ajouté : « Ce qui est remarquable, c'est que la friction naît ici entièrement de la réorganisation interne. Il n'y a pas d'usure, pas de rugosité de surface et pas de contact direct. La dissipation est générée uniquement par des réarrangements magnétiques collectifs ». La physique, indépendante de l'échelle, pourrait s'appliquer aux matériaux magnétiques atomiquement minces. Les applications potentielles incluent la friction ajustable pour les métamatériaux frictionnels, les systèmes d'amortissement adaptatifs, les systèmes micro et nano-électromécaniques, les paliers magnétiques et l'isolation des vibrations. L'étude, menée par Hongri Gu, Anton Lüders et Clemens Bechinger, a été publiée dans Nature Materials (DOI : 10.1038/s41563-026-02538-1).
