Les aimants sont une source infinie de plaisir, sans parler de la commodité des notes de réfrigérateur et des tableaux blancs! Mais en ce qui concerne les utilisations industrielles, telles que celles utilisées par l'armée de l'air et la NASA, un seul type d'aimant fait la différence. Ceux-ci sont appelés aimants de terres rares, un ensemble d'aimants permanents puissants fabriqués à partir des alliages d'éléments terrestres particuliers. Ces éléments entrent dans la catégorie des éléments des terres rares (ou métaux), qui sont une collection de dix-sept éléments du tableau périodique; à savoir le scandium, l'yttrium et les quinze lanthanides. Malgré leur nom, les éléments des terres rares sont en fait assez abondants, mais sont ainsi nommés en raison de leurs propriétés géochimiques, ils sont rarement trouvés en concentrations économiquement exploitables.
Les éléments des terres rares sont ferromagnétiques, ce qui signifie que comme le fer, ils peuvent être magnétisés. Cependant, parce que la plupart des éléments des terres rares ont de basses températures de Curie (la température à laquelle ils présentent des propriétés magnétiques), ce qui signifie qu'ils ne sont magnétiques qu'à basses températures. Cependant, la plupart forment des composés avec des métaux de transition comme le fer, le nickel et le cobalt, qui ont des températures de Curie plus élevées et peuvent donc être mélangés avec eux pour améliorer leurs propriétés magnétiques naturelles. Il existe deux types: les aimants en néodyme et les aimants en samarium-cobalt. Le premier, inventé dans les années 1980, est le type d'aimant de terre rare le plus puissant et le plus abordable, il est fait de néodyme, de fer et de bore (formule chimique: Nd2Fe14B). D'autre part, les aimants au samarium-cobalt (formule chimique: SmCo5), la première famille d'aimants de terres rares inventés, sont moins utilisés que les aimants au néodyme en raison de leur coût plus élevé et de leur intensité de champ magnétique plus faible. Cependant, le samarium-cobalt a une température de Curie plus élevée, créant une niche pour ces aimants dans les applications où une intensité de champ élevée est nécessaire à des températures de fonctionnement plus élevées.
Les aimants en néodyme sont généralement utilisés dans la plupart des disques durs d'ordinateur et une variété de haut-parleurs audio. Ils ont également un certain nombre d'applications médicales importantes, notamment la technologie d'imagerie par résonance magnétique (ou IRM). Ils font également partie des mécanismes d'entraînement des moteurs électriques et hybrides, des servomoteurs, des outils sans fil et des commandes de direction assistée. Les moteurs Samarium-cobalt sont couramment utilisés dans la construction de guitares électriques, de moteurs de course Slotcar haut de gamme et de turbomachines. En outre, les éléments des terres rares sont utilisés comme catalyseurs dans l'industrie du craquage du pétrole et pour fabriquer des équipements d'émissions automobiles, et pourraient avoir de nombreuses applications futures pour la technologie verte. Des aimants au samarium-cobalt peuvent également être utilisés dans la fabrication de systèmes cryogéniques et à haute température pour de futurs voyages dans l'espace.
À l'origine, le coût élevé de ces aimants limitait leur utilisation aux applications nécessitant de la compacité et une intensité de champ élevée, mais à partir des années 1990, les aimants en terres rares sont devenus de moins en moins chers, et le faible coût a inspiré de nouvelles utilisations (comme les jouets magnétiques pour enfants).
Nous avons écrit de nombreux articles sur les aimants pour Space Magazine. Voici un article sur où acheter des aimants, et voici un article sur la composition des aimants.
Si vous souhaitez plus d'informations sur les aimants de terres rares, consultez la page d'accueil de Rare Earth Magnetics et voici un lien vers Wikipedia: Aimants de terres rares.
Nous avons également enregistré un épisode entier d'Astronomy Cast consacré au magnétisme. Écoutez ici, épisode 42: Le magnétisme partout.
Sources:
http://en.wikipedia.org/wiki/Rare_earth_element
http://en.wikipedia.org/wiki/Curie_temperature
http://blogs.wsj.com/chinarealtime/2010/11/02/video-how-a-rare-earth-magnet-works/
http://en.wikipedia.org/wiki/Rare-earth_magnet
http://en.wikipedia.org/wiki/Neodymium_magnet
http://en.wikipedia.org/wiki/Samarium-cobalt
