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Nanocrystalline Permanent Magnets Based on Hybrid Metal-Ferrites

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Des solutions pour le problème des aimants permanents

Les aimants sont actuellement fabriqués à partir d'éléments de terres rares qui sont des ressources menacées d'épuisement. Mais des chercheurs financés par l'UE ont développé des alternatives particulièrement intéressantes basées sur des éléments courants et des processus de fabrication innovants.

Technologies industrielles
Recherche fondamentale

Les aimants en terres rares sont beaucoup plus puissants que ceux en ferrite, ce qui permet d'obtenir de meilleures performances dans les moteurs de plus de petite taille. Cependant, les mines d'éléments de terres rares, comme le dysprosium utilisé dans la plupart des aimants technologiques, sont presque exclusivement situées en Chine où la demande locale a entraîné une réduction importante des exportations vers le reste du monde. Dans ce contexte, des chercheurs financés par l'UE ont cherché des moyens d'améliorer les propriétés magnétiques des matériaux magnétiques traditionnels grâce aux savoirs acquis dans le domaine des nanosciences et les derniers progrès des nanotechnologies. En particulier, le projet NANOPYME (Nanocrystalline permanent magnets based on hybrid metal-ferrites) s'est concentré sur l'utilisation de ferrites améliorées et de nanoparticules de métal pour fabriquer d'autres types d'aimants permanents. Cette approche permettra un remplacement partiel des aimants à base de terres rares qui posent problème. Les chercheurs ont réussi à améliorer de manière significative les propriétés magnétiques de la ferrite en synthétisant de nouveaux nanocomposites hybrides basés sur des métaux et des oxydes de ferrite métallique. Ils ont développé une technique appelée synthèse combinatoire de matériaux, combinant les propriétés magnétiques complémentaires des deux matériaux pour produire des aimants magnétiquement plus puissants en comparaison avec les ferrites traditionnels. Le projet a abouti à un dépôt de brevet (P201600092): «Microcomposite Permanent Magnet Material without Rare-Earths and Production Method». Les nouveaux aimants ne sont pas sensibles à l'exposition à l'air, par rapport à ceux en terres rares qui doivent être recouverts pour éviter une oxydation rapide. La compétitivité, la sécurité, la possibilité de recyclage et l'efficacité de la production du point de vue écologique sont des avantages supplémentaires qui plaident pour leur transfert du laboratoire vers le secteur industriel. Pour démontrer le potentiel des nouveaux matériaux magnétiques développés, les chercheurs les ont utilisés pour produire un moteur prototype à grande échelle de motocyclette électrique. Par ailleurs, des moteurs haute précision ont été développés, incorporant des aimants fabriqués à partir de déchets magnétiques recyclés. L'une des réalisations principales du projet a été le concassage de ferrite de strontium en poudre fine et homogène utilisée dans la production d'aimants. En particulier, les chercheurs ont développé un nouveau processus qui permet d'améliorer les propriétés magnétiques originales des poudres de ferrite de strontium et de cobalt. Par le biais du projet NANOPYME, l'Europe a mobilisé ses ressources de manière concertée pour prendre le leadership dans le développement d'aimants permanents ne comprenant pas d'éléments de terres rares. Les méthodes de traitement des matériaux établies réduiront considérablement l'impact environnemental de la production d'aimants permanents.

Mots‑clés

Aimant permanent, éléments de terres rares, NANOPYME, nanocristallin, ferrites métalliques

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