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Une production nationale d'aimants plus écologiques

Les aimants permanents sont des composants essentiels des moteurs pour véhicules électriques et générateurs d'éoliennes. Les matériaux magnétiques écologiques augmenteront la durabilité et restaureront l'indépendance européenne d'une filière mondiale volatile.
Une production nationale d'aimants plus écologiques
Le marché des énergies renouvelables est en plein essor. Ses aimants permanents dépendent des éléments de terres rares légers (ETR légers) (néodymium) et des éléments de terres rares lourds (ETR lourds) (dysprosium, terbium), fournis principalement par la Chine, pour garantir des performances à haute température. En même temps que la demande pour ces éléments augmente, la Chine limite les exportations pour alimenter son propre secteur de l'énergie verte en plein essor.

Comme les coûts des matériaux nécessaires s'envolent et que l'approvisionnement devient peu fiable, le projet ROMEO (Replacement and original magnet engineering options), financé par l'UE, a été lancé pour diminuer considérablement la quantité de ETR légers ou/et pour trouver une alternative aux éléments de terres rares dans les aimants permanents. Les scientifiques ont travaillé à l'amélioration des propriétés des aimants permanents sur la base des éléments des terres rares légers et ont développé un aimant sans aucun élément de terres rares. Améliorer la coercivité ou la résistance aux changements de magnétisation permettra d'atteindre de hautes performances à des températures supérieures à 100°C.

Le consortium ROMEO a combiné l'excellence et l'expertise européennes avec le soutien du Japon et des États-Unis via un comité consultatif.

Les technologies actuelles utilisent environ 10-11 % de poids de Dy, alors que la nouvelle technique n'en utilise que 0,6 %. Cette réduction d'un facteur de 16 représente une diminution drastique du coût des aimants fabriqués qui peut être estimée à environ 40 % sur la base du coût des matières premières en 2015. En outre, la coercivité des aimants totalement sans ETR lourds a considérablement augmenté par rapport aux résultats précédents. Des scientifiques ont également étudié le meilleur compromis entre les propriétés mécaniques et magnétiques.

Des méthodes de criblage à haut rendement et des simulations visant à évaluer les structures électroniques et propriétés magnétiques ont permis de mettre en lumière des matériaux potentiels pour de nouveaux aimants permanents. Les nombreuses recherches de formules et techniques de traitement de poudre utilisées ont donné des résultats prometteurs.

Neuf nouveaux matériaux magnétiques sans terres rares ont été sélectionnés pour des études expérimentales au moyen du processus de criblage à haut rendement.

L'équipe a examiné les stratégies de production en se concentrant sur une production éco-efficace. Les sujets considérés étaient le frittage et le formage du métal, la production d'aimants liés à la matrice polymère, le traitement de forme net et le recyclage.

ROMEO a entrepris une tâche importante: le développement de matériaux sans métaux du groupe des terres rares, pour les aimants permanents utilisés dans les véhicules électriques et les éoliennes. L'approvisionnement indépendant en matériaux durables et des technologies de production plus respectueuses de l'environnement aideront l'UE à profiter du marché mondial de l'énergie renouvelable.

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Mots-clés

Aimants permanents, énergies renouvelables, éléments de terres rares, coercivité