Nouvel aimant sans les défauts des aimants samarium et néodyme conventionnels

10 octobre 2017

par Anne M Stark, Laboratoire national Lawrence Livermore

Les chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory ont mis au point un nouvel aimant permanent plus efficace qui élimine les défauts des aimants conventionnels au samarium et au néodyme.

L'aimant proposé découle de l'aimant bien connu au samarium et au cobalt (structure de type SmCo5, CaCu5), mais va plus loin et remplace la majeure partie du cobalt par du fer et du nickel.

Les aimants néodyme plus modernes ont un avantage sur SmCo5 en raison de leur énergie maximale plus élevée. Mais le nouvel aimant supprime la plupart des inconvénients du SmCo5 tout en préservant son efficacité supérieure à haute température par rapport aux aimants en néodyme.

Malheureusement, remplacer tous les atomes de cobalt par du fer, qui a un moment magnétique plus grand qui aide à augmenter le produit énergétique maximal, rend la phase hexagonale ordinaire thermodynamiquement instable. Cette phase est cependant critique pour les propriétés des matériaux et elle doit être conservée pour un aimant pratique. Les chercheurs du Lab ont pu contourner ce problème et stabiliser la phase hexagonale en ajoutant une petite quantité de nickel.

En utilisant des calculs de structure électronique de premier principe, les scientifiques de Lawrence Livermore Per Soderlind, Alexander Landa, Daniel Aberg, Marcus Dane et Patrice Turchi ont découvert que leur nouvel aimant (SmCoNiFe3) avait des propriétés magnétiques très prometteuses et pourrait remplacer les aimants SmCo5 ou néodyme dans diverses applications.

Le nouvel aimant permanent efficace remplace la majeure partie du cobalt dans SmCo5 par du fer et le dope avec une petite quantité de nickel. "Il s'agit d'une découverte très opportune car les prix du cobalt sont en hausse et ont presque doublé cette année en raison de la demande anticipée de batteries lithium-ion-cobalt", a déclaré Soderlind. "Le fer, en revanche, est abondant et très bon marché."

Les chercheurs ont également déposé un brevet provisoire basé sur cette recherche.

Les chercheurs de l'Université d'Uppsala et du Laboratoire Ames ont également contribué à la recherche, qui apparaît dans l'édition du 14 septembre de la revue Physical Review B.

Plus d'information: P. Söderlind et al. Prédiction du nouvel aimant permanent efficace SmCoNiFe3, Physical Review B (2017). DOI : 10.1103/PhysRevB.96.100404

Informations sur la revue :Examen physique B

Fourni par Lawrence Livermore National Laboratory