Des chercheurs de l’université de Chicago ont réussi à concevoir des capteurs magnétiques capables de fonctionner à de très hautes températures, dont les moteurs en céramique des futures voitures et avions auront besoin. Ce type de moteur n’a pas besoin d’être refroidi, il permet un gain de rendement et de poids très important par rapport aux moteurs à explosion classiques, donc une économie d’énergie significative. Cependant, il n’a pas encore d’applications commerciales du fait des nombreuses difficultés industrielles rencontrées lors de sa fabrication. Les capteurs magnétiques développés par les chercheurs peuvent être utilisés pour mesurer par exemple la position ou la rotation du piston dans le moteur.
La plupart des capteurs magnétiques fonctionnent en détectant de quelle manière un champ magnétique modifie la trajectoire d’un électron. Cependant les capteurs conventionnels perdent leurs propriétés quand ils sont sujets à des températures qui atteignent des centaines de degrés. Ce n’est pas le cas des capteurs magnétiques que les deux chercheurs ont développé.
Pour réaliser ces capteurs, Jingshi Hu et T. F. Rosenbaum ont utilisé des échantillons d’un semi-conducteur de la famille des III-V, l’antimoniure d’indium (InSb). Rosembaum avait déjà conduit des recherches en collaboration avec des chercheurs du Centre de Recherche sur la Matière divisée (CNRS-Université d’Orléans) et du Laboratoire National de Los Alamos (Nouveau Mexique) sur deux matériaux paramagnétiques à partir de deux composés, l’un d’argent et de sélénium (Ag2Se), l’autre d’argent et de tellure (Ag2Te). Ni l’un ni l’autre n’est magnétique, mais il suffit de leur adjoindre une petite quantité d’argent (1 pour 10.000) pour rendre leur résistance électrique très sensible aux champs magnétiques : autrement dit, à les rendre paramagnétiques. Seulement, lorsqu’on atteint la température ambiante, la réponse magnétique des deux matériaux disparaît, ce qui limite les applications technologiques.
Mais Rosenbaum et Hu ont trouvé deux nouveaux procédés très simples pour recréer cet effet à des températures beaucoup plus élevées cette fois, avec de l’antimoniure d’indium. Le fait de broyer le matériau et de le faire monter en fusion permet de retrouver cet effet, exactement comme le fait d’ajouter des impuretés en faible quantité (quelques unités par million).
Deux théories existaient déjà pour expliquer cet effet. En 2003, Peter Littlewood et Meera Parish de l’université de Cambridge expliquaient cet effet à l’échelle atomique grâce à la physique classique, et le prix nobel Dr Abrikosov l’expliquait en se basant sur la physique quantique. Les résultats de Rosenbaum montrent que les deux théories sont valables, à différents régimes.
Source :
– "Classical and quantum routes to linear magnetoresistance", Jingshi Hu & T. F. Rosenbaum, Nature Materials, Septembre 2008 : https://www.nature.com/nmat/journal/v7/n9/abs/nmat2259.html
– "High-temperature magnetic sensors that can operate inside aircraft engines", Nanowerk News, 9 septembre 2008 : https://www.nanowerk.com/news/newsid=7172.php
– "Un nouveau matériau pour mesurer des champs magnétiques ultra-puissants" : https://www.tregouet.org/article.php3?id_article=136
Pour en savoir plus, contacts :
"Ceramics for turbine engines" – https://www.memagazine.org/backissues/september97/features/ceramic/ceramic.html
Code brève
ADIT : 55927
Rédacteur :
Alban de Lassus, [email protected]
