Le Critical Materials Institute du Département de l'énergie des États-Unis (DOE) a mis au point un aimant permanent haute performance en s'inspirant d'une source hors du commun :les alliages fer-nickel dans les météorites. L'aimant rivalise avec les aimants "Alnico" largement utilisés en termes de force magnétique et a le potentiel de répondre à une forte demande d'aimants sans terres rares et sans cobalt sur le marché.

Ici sur terre, les aimants permanents les plus puissants sont ceux contenant des aimants néodyme, élément des terres rares, NdFeB. Viennent ensuite le Samarium-Cobalt, ou des aimants SmCo. Avant le développement des aimants aux terres rares dans les années 1970, les aimants les plus puissants étaient en aluminium-nickel-cobalt, ou Alnico, qui sont encore largement utilisés aujourd'hui dans des applications allant des moteurs électriques à l'électronique grand public.

Le problème avec ces aimants permanents artificiels puissants mais terrestres est qu'ils contiennent des éléments critiques - des terres rares dans le cas du NdFeB et du SmCo, et le cobalt dans le cas de SmCo et d'Alnico, qui sont très demandés pour de nombreuses technologies et pour lesquels les fabricants paient un supplément pour un approvisionnement parfois peu fiable.

"Les alliages magnétiques fer-nickel trouvés dans les météores sont des terres rares et sans cobalt, mais sont hautement ordonnés et prennent des millions d'années à produire par des moyens naturels, " a déclaré Vitalij Pecharsky, scientifique au laboratoire Ames du DOE des États-Unis et au CMI. "Notre équipe, Oleksandr Dolotko, Ihor Hlova, Shalabh Gupta, et Anis Biswas - a développé une méthode pour produire les qualités magnétiques des alliages fer-nickel qui fonctionnent déjà au niveau de l'Alnico, mais d'une manière beaucoup plus rapide."

Le procédé introduit un grand nombre de défauts dans un alliage de fer et de nickel. Il est ensuite mis en réaction avec de l'ammoniac, qui se traduit par un précurseur chimiquement ordonné fer-nickel-azote, ou FeNiN. L'étape suivante extrait l'azote du matériau, sans perturber l'ordre du fer et du nickel restants.

Pecharsky a déclaré que le procédé à l'ammoniac est évolutif et produit de manière fiable le matériau précurseur à environ 98 pour cent. Le produit final a une densité énergétique de 6 MG-Oe, ce qui le rend comparable aux aimants Alnico, et la marge d'amélioration est considérable.

« Il existe une demande du marché pour des aimants qui comblent le vide dans les applications techniques entre le haut de gamme, aimants permanents aux terres rares les plus puissants, et des options moins résistantes, " a déclaré Pecharsky. "Nous voyons cela gagner une large adoption dans cet espace d'aimant d'espace."

Le Critical Materials Institute est un centre d'innovation du département de l'énergie dirigé par le laboratoire Ames du département de l'Énergie des États-Unis et soutenu par le bureau de fabrication avancée de l'Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, qui soutient la recherche appliquée à un stade précoce pour faire progresser l'innovation dans le secteur manufacturier américain et promouvoir la croissance économique et la sécurité énergétique des États-Unis. CMI cherche des moyens d'éliminer et de réduire la dépendance vis-à-vis des métaux des terres rares et d'autres matériaux sujets à des perturbations de la chaîne d'approvisionnement.