Synthèse des aimants permanents puissants sans terres rares

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de quatre priorités stratégiques : Mobilité Durable, Energies Nouvelles, Climat / Environnement / Economie circulaire et Hydrocarbures Responsables.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur :

l’apport de solutions aux défis sociétaux de l’énergie et du climat, en favorisant la transition vers une mobilité durable et l’émergence d’un mix énergétique plus diversifié ;
la création de richesse et d’emplois, en soutenant l’activité économique française et européenne et la compétitivité des filières industrielles associées.

Partie intégrante d’IFPEN, l’école d’ingénieurs IFP School prépare les générations futures à relever ces défis.

Synthèse des aimants permanents puissants sans terres rares

L’émergence de la mobilité électrique ainsi que l’essor de l’énergie éolien augmente la demande pour les moteurs électriques et, par conséquent, pour les aimants permanents, qui sont un composant essentiel de ces moteurs. Aujourd’hui les aimants permanents les plus puissants sont basés sur des terres rares.

Leur forte anisotropie magnétique leur confère une très grande coercivité (la faculté de résister à la démagnétisation). C’est la qualité principale d’un aimant permanent (qu’on appelle aussi aimant dur).

DESCRIPTION

Il existe une autre classe de matériaux avec une coercivité élevé : les hexaferrites. Il s’agit des oxydes de Fe avec la formule générale MFe₁₂0₁₉ (M = Ba,Sr). Or, leur moment magnétique maximale est faible (à cause des couplages antiferromagnétique dans la structure), ce qui limite la puissance de ces aimants.

En théorie, il est possible de marier la forte coercivité des hexaferrites avec la forte magnétisation d’un aimant mou (pas du tout coércitif) comme Co ou Fe métallique par le phénomène "exchange coupling" : les moments magnétiques des deux matériaux sont couplés sur une certaine distance et restent donc alignés. Or, la distance ou le "exchange coupling" peut opérer est limité à une dizaine de nm.

Le défi est donc de synthétiser une fine couche de Co ou Fe métallique sur des cristaux d’hexaferrites (d’une taille d’une centaine de nm). L’exploration de différentes voies de synthèse de cette fine couche et la caractérisation de propriétés magnétiques de ces matériaux hybrides feront l’objet du stage.