Vers une alternative aux aimants à base de terres rares

Sa thèse

"Vers une alternative aux aimants à base de terres rares : hexaferrites nanostructurés et alliages Mn-Al »

Dans le cadre d'un projet de transport automobile propre pour la mise en place de véhicules électriques décarbonés grand public, les aimants représentent un enjeu important au niveau des moteurs électriques. Il est alors nécessaire de se passer des aimants à base de terres rares, peu écologiques et dont un seul pays détient le monopole.

Deux voies sont explorées ici : la nanostructuration des hexaferrites de type M par frittage flash de type SPS (Spark Plasma Sintering), et la synthèse d'alliages Mn-Al-C par la méthode de la trempe rapide sur roue.

Concernant le premier matériau, l'optimisation du protocole de synthèse a permis d'augmenter le champ coercitif d'un facteur 2. Deux outils de caractérisation des aimants ont été mis en place : le premier évalue la texture du matériau (modèle de Stoner et Wohlfarth), le second étudie les processus
d'aimantation (Preisach).

Pour les alliages Mn-Al-C, nous avons pu démontrer la présence d'un couplage antiferromagnétique entre les atomes de Mn des sites 1a et 1d. La diffraction de neutrons à également pu montrer que le moment magnétique du Mn du site 1d est par ailleurs très supérieur à celui du site 1a. Un broyage cryogénique suivi d'un frittage SPS à haute pression (400 MPa) a permis d'augmenter la valeur duchamp coercitif de 40 %.

Les résultats obtenus sont très prometteurs quant à la faisabilité d'alternatives aux aimants à base de terres rares.

Lauréate 2017 bourse l’Oréal-Unesco Pour les Femmes et la Science

La fondation l’Oréal vient de distinguer 30 doctorantes et post-doctorantes, de jeunes chercheuses aux parcours émérites et aux travaux brillants et prometteurs. Muriel Tyrman, post-doctorante au Laboratoire des Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie (CNRS, ENS Paris-Saclay) figure parmi les 30 lauréates 2017 du programme "L'Oréal-Unesco Pour les Femmes et la Science".

Les véhicules électriques ont été conçus pour répondre à une partie de nos problématiques environnementales. Paradoxalement, ces voitures nécessitent l’utilisation d’aimants composés de terres rares, matières minérales aux propriétés exceptionnelles utilisées notamment dans la fabrication des moteurs électriques, dont l’extraction et le raffinage sont hautement polluants.

L’un des objectifs de Muriel Tyrman, post-doctorante au Laboratoire SATIE et passionnée d’automobile, est de permettre aux constructeurs de véhicules électriques de se passer des aimants à terres rares en développant un nouveau type d’aimant composé de métaux facilement accessibles et plus respectueux de l’environnement : le manganèse et l’aluminium. Pour cela, les travaux de la jeune chercheuse sont axés sur l’augmentation du comportement magnétique de ces matériaux : « J’ai augmenté de 40 % la résistance à la désaimantation par un champ magnétique des alliages manganèse-aluminium. » Ces résultats prometteurs, issus de travaux originaux et pionniers, permettront d’utiliser ces nouveaux aimants dans la fabrication des moteurs de voitures électriques, permettant ainsi à la France de conserver son avantage technologique dans le véhicule décarboné.

Le 11 octobre 2017,  les 20 doctorantes et les 10 post-doctorantes (sélectionnées parmi plus de 1000 candidates) ont présenté leurs travaux lors de la remise des bourses devant une salle comble et le jury présidé par le professeur Sébastien Candel, président de l’Académie de sciences.