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Une équipe de chercheurs britanniques a mis au point un nouveau procédé permettant d’obtenir rapidement un « aimant cosmique » en laboratoire. Ce dernier pourrait remplacer les terres rares, essentielles à la fabrication de nombreux dispositifs et appareils courants.

La tétrataénite comme alternative aux terres rares

Nombre de nos appareils électroniques et de nos composants mécaniques dépendent des terres rares. C’est particulièrement vrai pour les technologies plus écologiques : les aimants à haute performance que l’on retrouve dans les éoliennes et les voitures électriques sont obtenus à partir de ces éléments. Malheureusement, bien qu’elles ne soient pas vraiment rares dans la croûte terrestre, elles se révèlent difficiles à extraire et leur production est actuellement concentrée en Chine, ce qui implique des problèmes d’approvisionnement.

« Des gisements de terres rares existent ailleurs, mais les opérations minières sont très perturbatrices : il faut extraire une énorme quantité de matériaux pour obtenir un petit volume de terres rares », souligne Lindsay Greer, auteur principal de l’étude. « Les impacts environnementaux et la forte dépendance à l’égard de la Chine rendent la recherche de matériaux alternatifs sans terres rares urgente. »

Détaillés dans la revue Advanced Science, les travaux de Greer et ses collègues de l’université de Cambridge se sont concentrés sur un minéral connu sous le nom de tétrataénite, alliage de fer et de nickel présentant une structure cristalline empilée lui conférant des propriétés magnétiques similaires à celles des aimants à base de terres rares.

météorite tétrataénite
Échantillon de météorite riche en tétrataénite — © Rob Lavinsky

Si le fer et le nickel se révèlent beaucoup plus courants et simples à extraire que les terres rares, on trouve principalement la tétrataénite dans des échantillons de météorites, au sein desquelles elle aurait mis des millions d’années à se former. Cependant, des travaux antérieurs avaient montré qu’il était (difficilement) possible de produire ce matériau en laboratoire.

Un processus éclair

En examinant de plus près ce type d’échantillons, l’équipe a découvert la présence de phosphore, contribuant à accélérer l’empilement des atomes de fer et de nickel au sein de la structure cristalline de la tétrataénite. Le mélange de quantités spécifiques de fer, de nickel et de phosphore a permis la formation du minéral en quelques secondes seulement.

« Le plus étonnant est qu’aucun traitement spécial ne s’est révélé nécessaire : il nous a suffi de faire fondre l’alliage et de le verser dans un moule pour obtenir la tétrataénite », souligne Greer. « Ces résultats bouleversent complètement la façon dont nous envisageons ce matériau. »

Bien que des travaux supplémentaires se révéleront nécessaires pour s’assurer que cette version obtenue en laboratoire présente strictement les mêmes propriétés que la tétrataénite naturelle, elle pourrait constituer une alternative économiquement viable aux aimants à base de terres rares.

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