Les scientifiques de la TU Darmstadt ont exploré au niveau atomique comment les changements dans la teneur en fer influencent la microstructure des aimants permanents à base de samarium-cobalt. Leurs résultats ont été publiés dans Communication Nature . À long terme, ils pourraient contribuer au développement d'aimants permanents aux performances magnétiques améliorées. Ces aimants peuvent être trouvés dans des tubes à micro-ondes, gyroscopes et commandes satellites, par exemple.

Bien que les aimants samarium cobalt (Sm 2 Co 17 aimants), un type d'aimants permanents de terres rares, ont été développés au début des années 1960, le mécanisme d'épinglage de la paroi du domaine sous-jacent est resté inconnu. Les scientifiques de la TU Darmstadt ont montré que la teneur en fer contrôle la formation d'une structure cellulaire en forme de losange qui domine la densité et la force des sites d'épinglage de la paroi du domaine et donc la coercivité, en d'autres termes, la résistance que l'aimant oppose à la démagnétisation.

En utilisant un microscope électronique à transmission (à balayage) corrigé des aberrations de résolution atomique en combinaison avec des simulations micromagnétiques, les auteurs ont pu révéler pour la première fois la structure atomique des phases simples présentes et établir une corrélation directe avec les propriétés magnétiques macroscopiques. Avec le développement ultérieur, ces connaissances peuvent être appliquées pour produire des aimants permanents en samarium cobalt avec des performances magnétiques améliorées.

Les aimants permanents contrôlés par goupillage fonctionnant à des températures élevées supérieures à 100° Celsius améliorent les performances du dispositif des applications industrielles à base d'aimants. Il s'agit notamment des tubes à micro-ondes, gyroscopes et accéléromètres, roues de réaction et d'impulsion pour contrôler et stabiliser les satellites, paliers magnétiques, capteurs et actionneurs. SM 2 (Co, Fe, Cu, Zr) 17 est un système matériel important utilisé industriellement car il a à la fois une température de Curie élevée et une anisotropie magnétocristalline élevée. Contrairement aux aimants permanents à base de Nd-Fe-B contrôlés par nucléation, le SM 2 Co 17 -type conserve ses excellentes propriétés magnétiques à des températures élevées.

Afin d'obtenir des performances magnétiques aussi élevées, il est nécessaire d'acquérir un contrôle précis des paramètres de synthèse au cours du processus de fabrication d'un aimant et de bien comprendre la structure et le comportement à l'échelle atomique des phases impliquées.

Une magnétisation de saturation plus élevée obtenue par une teneur en fer accrue est essentielle pour produire des produits énergétiques plus importants dans ces terres rares Sm 2 Co 17 -aimants permanents contrôlés par goupillage. Les scientifiques de la TU Darmstadt ont développé des modèles d'aimants avec une teneur en fer accrue basée sur une nanostructure unique et une modification chimique ajoutant du fer, cuivre et zirconium. Dr Leopoldo Molina-Luna, qui était l'auteur correspondant de la publication, a présenté les résultats lors de la « Nature Conference on Electron Microscopy for Materials – The Next Ten Years » célébrée à l’Université du Zhejiang à Hangzhou, Chine (24 mai-27 mai). Cette conférence a réuni des experts de premier plan dans le domaine de la microscopie électronique pour la science des matériaux.

Recherche de suivi pour augmenter les performances magnétiques

D'autres recherches prévues à la TU Darmstadt sur ce système de matériaux comprennent des études dépendantes de la température à l'aide d'un support TEM in situ basé sur des puces de systèmes microélectromécaniques (MEMS) DENSsolutions récemment acquis. En mettant en œuvre cette configuration de pointe en combinaison avec des techniques de simulation avancées, les scientifiques de la TU Darmstadt envisagent d'étudier plus avant les mécanismes qui conduisent à des performances magnétiques améliorées dans les systèmes d'aimants permanents à base de samarium-cobalt et apparentés. Cela représenterait une percée majeure dans le domaine. Par ailleurs, Des mesures de dichroïsme magnétique chiral avec perte d'énergie des électrons spécifiques au site (EMCD) sont prévues pour une détermination quantitative de la structure magnétique locale en collaboration avec des collègues du Centre national de Pékin pour la microscopie électronique.