Le prix Queen Elizabeth for Engineering rend hommage au pionnier de l'aimant

Nommez une technologie qui est tout autour de nous, qui sous-tend notre mode de vie moderne mais qui est à peine reconnue pour sa contribution. Et l'aimant ?

Le Prix Reine Elizabeth d'ingénierie espère que notre prise de conscience et notre appréciation seront accrues en faisant de Masato Sagawa son lauréat 2022.

Le scientifique japonais a inventé l'aimant néodyme-fer-bore (Nd-Fe-B).

Il s'agit de l'aimant permanent le plus puissant utilisé à grande échelle aujourd'hui, que l'on trouve dans tout, des voitures aux ordinateurs.

Le Nd-Fe-B fait partie de ces matériaux indispensables, sans lesquels la vie quotidienne serait beaucoup moins efficace.

Et la centralité de l'aimant ne fera que s'accroître à mesure que la révolution verte s'installera. En effet, le matériau sera au cœur opérationnel de nombreux systèmes d'énergies renouvelables, tels que les éoliennes.

Le marché des aimants Nd-Fe-B devrait représenter quelque 20 milliards de dollars d'ici le milieu de cette décennie.

Le QEPrize est traditionnellement un prix biennal, mais il est maintenant devenu un événement annuel. Cela s'appelle le "Nobel de l'ingénierie" et le récipiendaire reçoit un chèque de 500 000 £, ainsi qu'un trophée remis par la reine ou son représentant.

Le Dr Sagawa a remporté de nombreux prix pour son innovation, mais il a déclaré que celui-ci était en tête du lot.

"C'est le plus gros prix que j'ai reçu jusqu'à présent", a-t-il déclaré à BBC News. "Comme vous le savez peut-être, j'ai déjà reçu le Japan Prize, qui est une très grande récompense, mais le QEPrize a une influence dans le monde entier et cela le rend très important."

Le Dr Sagawa a fait sa percée au début des années 1980. À l'époque, une combinaison samarium-cobalt (Sm-Co) produisait l'aimant permanent le plus puissant. Mais le cobalt métallique est une ressource rare et le scientifique a reconnu que si une solution à base de fer pouvait être trouvée, elle fournirait un produit beaucoup moins cher et plus utile.

Il y est parvenu en combinant le fer avec le néodyme, qui est le troisième élément de terre rare le plus abondant - un ensemble de 17 métaux trouvés dans la croûte terrestre qui ont diverses applications. L'ajout de l'élément bore élève la température dite de Curie - le point auquel les propriétés magnétiques sont perdues.

Ceci est important dans les voitures à moteur, par exemple, où les conditions peuvent devenir très chaudes, en particulier dans un compartiment moteur.

En effet, les véhicules sont parmi les plus grandes utilisations des aimants. De la pompe qui pousse le lave-glace sur le pare-brise au capteur qui active un système de freinage antiblocage - un aimant est utilisé soit comme partie d'un moteur, soit pour initier un courant électrique.

Loin du secteur automobile, la technologie Nd-Fe-B a été essentielle à l'essor de l'informatique personnelle. La force du champ magnétique pouvant être délivré dans un volume compact a été fondamentale pour le développement de disques durs légers. Les aimants Nd-Fe-B font partie du mécanisme qui balaie les têtes de lecture-écriture sur le disque.

Mais de nombreux objets du quotidien à portée de main contiendront très probablement des aimants Nd-Fe-B - des téléphones portables et des outils électriques aux fermoirs de bijoux et aux loquets de porte.

"Je suis un vrai fan d'aimants. Je voulais en fait que ce soit le lauréat de l'année dernière", a déclaré Ilya Marotta, l'ingénieur maritime qui a dirigé le projet d'expansion du canal de Panama et qui siège au jury du QEPrize.

"Parfois, nous tenons les choses pour acquises. Les gens peuvent considérer les aimants comme les petits souvenirs que vous collez à la porte du réfrigérateur. Mais les aimants sont bien plus impressionnants que cela, et les aimants au néodyme en particulier ont permis à de nombreuses technologies de progresser. "

Il est impossible de louer les réalisations du Dr Sagawa sans mentionner également le Dr John Croat. L'Américain est arrivé indépendamment à la même solution matérielle en même temps lorsqu'il travaillait avec General Motors. Et Sagawa et Croate partageront en fait la médaille 2022 de l'Institut des ingénieurs électriciens et électroniciens (IEEE) pour les technologies environnementales et de sécurité.

Mais Lord Browne de Madingley, qui préside le QEPrize, a déclaré que le processus de fabrication de Sagawa lui avait donné l'avantage - de l'avis des juges.

Son procédé en poudre ou fritté est plus cher que le produit américain filé par fusion et collé et n'a pas tout à fait la même polyvalence d'application, mais l'aimant final est nettement plus puissant, unité pour unité.

"Vous pouvez avoir une excellente idée sur papier, mais pour réussir, vous devez prouver que vous pouvez faire quelque chose à grande échelle et à un prix que les gens accepteront", a déclaré Lord Browne à BBC News.

"L'essence de l'ingénierie est que vous devez livrer. Les scientifiques proposent de nombreuses idées géniales ; le boson de Higgs, fantastique. Mais l'ingénierie doit faire quelque chose, et l'innovation de Sagawa l'a fait avec beaucoup de succès."

L'homme de 78 ans continue de perfectionner sa technologie. Il essaie actuellement de réduire la quantité d'un autre élément de terre rare qui est utilisé à l'état de traces. C'est le dysprosium (Dy), qui améliore encore la résistance d'un aimant à la chaleur. Mais Dy est très rare.

"Nous voulons réduire l'utilisation du dysprosium à moins de 1% de la composition, et de préférence ne pas l'utiliser du tout", a expliqué le Dr Sagawa.

"Si nous pouvons le faire, les aimants en néodyme seront appliqués encore plus largement sur le marché, en particulier autour des véhicules électriques."

Le pionnier de l'aimant sera officiellement honoré lors d'une cérémonie spéciale plus tard dans l'année. Son trophée QEPrize, comme pour les anciens lauréats, a été conçu par un jeune lauréat du concours. Cette année, c'est Anshika Agarwal, 17 ans, de l'Inde.

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