Petits mais costauds les aimants en Néodyme !

Mosaïques : FocusScience

samedi 26 septembre 2009

Récemment, j’ai découvert des aimants cubiques, petits mais incroyablement puissants ! Ne sachant pas trop quoi en faire, je les ai quand même acheté car j’adore faire mumuse avec le magnétisme. Devant les réactions d’un certain Vincent et autres spectateurs, j’ai trouvé une fonction très intéressante à ces aimants : animer une soirée. J’ai fait une petite vidéo montrant la puissance des ces aimants et ayez bien en tête qu’il ne s’agît que l’une des nombreuses possibilités de ces aimants cubiques (gare à ne pas vous pincer les doigts !).

Comment obtenir des aimants si puissants dans un volume réduit ?

Après quelques recherches, il s’agît d’aimants fabriqués à partir d’un alliage de Néodyme (Nd), de Fer (Fe) et de Bore (B). La formule chimique complète de l’alliage est donc : Nd2Fe14B. Ce sont, à ce jour, les aimants les plus puissants du marché. Petit bémol : du fait de la présence de fer, susceptible de corroder le matériau dans un environnement humide, les aimants en néodyme sont recouverts par un revêtement anti-corrosif en nickel, cuivre, étain, zinc ou époxy. Mais ce revêtement est fragile et sensible aux chocs. Les miens sont déjà abîmés après plusieurs manipulations alors soyez délicats avec eux ! Concernant le procédé de fabrication, je préfère laisser la parole à OPUS dont les explications seront plus claires que les miennes :

Le principal mode de fabrication d’un aimant permanent est le frittage. Les composés qui entreront dans la composition de l’aimant sont d’abord extraits de minerais. Ensuite, ils sont dosés, mélangés et calcinés pour finalement donner le matériau recherché. Ce matériau brut est ensuite concassé, puis broyé en une fine poudre. Cette poudre est ensuite pressée en présence d’un champ magnétique, dont elle s’imprégnera. La prochaine étape est le frittage, qui consiste à agglomérer la poudre en la chauffant, mais sans la faire fondre. L’aimant est alors presque terminé. Il ne reste qu’à le refroidir à l’aide de jets d’air : c’est la trempe. L’aimant peut alors être usiné. Il sera coupé, percé et meulé pour qu’il ait la forme voulue. Il peut ensuite être enduit d’une couche protectrice de zinc, de nickel ou de résine d’époxy. L’aimant est maintenant terminé, il ne reste plus qu’à l’inspecter pour s’assurer qu’il corresponde bien aux critères établis et qu’à l’emballer.

Certains aimants sont aussi formés par moulage. Le matériau obtenu à partir de la matière première est alors fondu et versé dans un moule dans lequel il refroidira en présence d’un champ magnétique. Cette technique permet de produire des aimants de formes plus complexes que ce qui peut être obtenu par frittage, et possédant des propriétés mécaniques différentes.

Champ magnétique et pôles nord/sud

En manipulant les aimants, j’ai remarqué plusieurs choses. Qu’il existe bien un pôle nord et un pôle sud dont les contraires s’attirent et vice-versa. La particularité est que ces amants sont cubiques et présentent du coup deux pôles nord et deux pôles sud. Ce qui permet des interactions plus subtiles. Pour faire simple : c’est plus marrant ! Chaque petit cube a ses propres lignes de champ magnétique. En se regroupant par blocs, ils se comportent comme un seul aimant. C’est à dire qu’ils présentent les lignes de champ d’un seul gros aimant qui sera plus puissants qu’un cube isolé. Là aussi, c’est marrant ! En fait, on peut faire le processus inverse : diviser les aimants en deux autant de fois qu’on veut. On finirait par aboutir aux atomes, qui se comportent comme des petits aimants. D’ailleurs, il est possible de visualiser le champ magnétique d’un aimant en dispersant au-dessus de la limaille de fer.

Lignes de champ magnétique d’un aimant

[Source image]

Aimantation induite et permanente

Une dernière remarque : les billes de la vidéo ne sont pas magnétiques. Pourtant, en restant en contact avec les aimants, elles finissent par être magnétiques et s’attirent entre-elles. L’effet est temporaire et s’appelle l’aimantation induite. Les aimants cubiques, au contraire, possèdent une aimantation permanente. Ceci est dû aux atomes de fer qui se comportent comme des petits aimants. Normalement orientés n’importe comment, ils s’orientent tous dans la direction des lignes de champ magnétique d’un aimant permanent, ici les cubes. Du coup, le fer provisoirement se comporte comme un aimant car tous ses atomes sont bien orientés. Marrant, nan ? (Oui, je sais, je radote…).

Prochaine étape : faire de la lévitation avec mes aimants ! Je vous tiens au courant si ça a marché ou pas, héhé.
*Se frotte les mains*

En savoir plus…
Tout sur les aimants
Lévitation magnétique

4 Pierrot ont pris leur plume. Et toi ?

  1. Comment comptez-vous faire pour la lévitation? J’avais vue des exemples mais ils utilisaient des supraconducteurs. Je ne pense pas que vous ayez de l’azote dans votre salon/cuisine ^^
    Sinon les magnétisations ne sont pas toujours temporaires… Mes ciseaux ont eu le malheur (ou le bonheur, à voir) de rencontrer un aimant relativement puissant (je ne sais plus la valeur) et de rester magnétisés…

    Je note aussi: ne pas mettre les doigts sur la trajectoire de l’aimant, ça peut faire mal (je parle par expérience… :mrgreen: )

    lundi 28 septembre 2009 à 22 h 47 min
  2. Sirtin

    Il est vrai que l’azote liquide à -195,79 °C ne fait pas partie des ingrédients de cuisine, sauf si l’on est adepte de la cuisine moléculaire. Pour créer la lévitation, je me conterais de suivre les indications données dans le lien ci-dessus « Lévitation magnétique ». Je dirais si ça a marché ou pas.

    Oui, il faut faire gaffe aux doigts avec les aimants puissants ! je parle d’expérience aussi. :D

    J’ai aussi omis d’aborder le ferromagnétisme qui est la: propriété de certaines substances (fer, cobalt, nickel) de prendre une forte aimantation, même en l’absence de champ magnétique extérieur.

    vendredi 2 octobre 2009 à 13 h 19 min
  3. Michel Veriter

    Vu aimant néodyne 250 Kg ! Ce qui reviens à dire qu’il faudrait une traction de 250 kg pour le détacher d’une masse métallique ? Ou que veut dire cette unité ?

    Bien à vous

    jeudi 18 décembre 2014 à 15 h 16 min
  4. Sirtin

    Cette unité détermine la force d’adhérence d’un aimant. Pour en savoir plus dessus, lisez cet article : Comment mesurer la force d’adhérence des aimants ?

    jeudi 18 décembre 2014 à 19 h 24 min

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