La physique

La pandémie de COVID-19 a bouleversé les chaînes d'approvisionnement de nombreux matériaux, y compris ceux utilisés pour fabriquer des aimants. Les aimants sont des composants cruciaux dans des technologies allant des disques durs d'ordinateur aux scanners d'imagerie par résonance magnétique. Pour contourner ces perturbations, les chercheurs étudient d'autres moyens de s'approvisionner en matériaux magnétiques. Daniel Casaleiz d'IMDEA Nanoscience, Espagne, a partagé les détails d'une de ces méthodes lors de la récente conférence 2022 Joint Magnetism and Magnetic Materials (MMM) - Intermag, qui s'est déroulée en ligne et à la Nouvelle-Orléans en janvier.

Casaleiz et ses collègues ont développé une méthode pour recycler les résidus de ferrite laissés par la fabrication d'aimants commerciaux en ferrite, le type d'aimant le plus couramment produit au monde. Tout d'abord, l'équipe collecte des déchets de ferrite de strontium auprès d'une entreprise de production d'aimants en Espagne. Ils broient ensuite les déchets en une poudre avec des grains de taille submicrométrique et chauffent la poudre à 1000 ° C, où elle subit une calcination, un processus qui optimise la microstructure et les propriétés magnétiques du matériau. En mesurant les propriétés magnétiques de cette poudre traitée, l'équipe constate qu'elle a des propriétés supérieures au résidu d'origine avec une augmentation de 3,5 fois de sa coercivité (une mesure de la résistance d'un matériau magnétique aux changements de sa magnétisation) et une augmentation de 25 % augmentation de sa rémanence (aimantation résiduelle).

Cette poudre peut ensuite être renvoyée à l'entreprise pour être transformée en aimants en ferrite courants. Casaleiz et ses collègues ont également montré qu'il peut être utilisé pour créer un composite ferrite-polymère pour l'impression 3D d'aimants, ce qui n'a jamais été fait avec des matériaux recyclés auparavant. L'impression 3D présente des avantages par rapport aux techniques traditionnelles de fabrication d'aimants, car les aimants peuvent être fabriqués à des températures plus basses, ce qui réduit les coûts énergétiques, et ils peuvent être imprimés dans un éventail de formes beaucoup plus large.

Pour l'impression 3D, l'équipe mélange la poudre avec un polymère appelé acrylonitrile butadiène styrène, puis extrude le mélange en longs filaments. Ces filaments sont introduits dans une imprimante 3D, où ils sont légèrement chauffés avant d'être déposés sur une surface. En utilisant cette méthode, l'équipe a imprimé une variété d'objets, des hexagones et des anneaux aux cylindres à motifs complexes, qui conservent tous les propriétés magnétiques de la poudre d'origine.

Casaleiz dit que les aimants imprimés en 3D recyclés que lui et ses collègues ont fabriqués pourraient être utilisés dans des technologies allant des véhicules électriques aux appareils électroménagers. Il pense également que ces aimants à base de ferrite pourraient aider à remplacer les aimants aux terres rares, comme ceux fabriqués à partir de néodyme, dont l'extraction peut avoir un impact négatif sur l'environnement. Les aimants à base de ferrite ont généralement des résistances inférieures à celles de leurs homologues de terres rares, mais Casaleiz note que les aimants en ferrite présentent d'autres avantages fonctionnels. Par exemple, ils sont chimiquement inertes, ce qui les rend résistants à la corrosion sans aucun revêtement. De plus, "ils sont plus durables et les matériaux utilisés pour les fabriquer sont plus faciles à trouver", dit-il.

–Katherine Wright

Katherine Wright est rédactrice en chef adjointe de Physics Magazine.

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