Les aimants, indispensables à la prochaine génération d'appareils électroménagers à faible consommation d'énergie
Grâce à la recherche «magnétique» menée par des scientifiques de l'Imperial College de Londres, au Royaume-Uni, en collaboration avec l'université de l'État de l'Iowa aux États-Unis, les réfrigérateurs et climatiseurs à forte consommation d'énergie pourraient devenir des objets du passé. La technologie de réfrigération magnétique pourrait donner lieu à une nouvelle ère de réfrigérateurs et de systèmes de climatisation respectueux de l'environnement, réduisant radicalement de près de 30% les quantités stupéfiantes d'énergie que ces systèmes consomment. Ces nouveaux résultats ont été publiés dans la revue Advanced Materials. Le concept de la réfrigération magnétique est plutôt simple. La chaleur provient de l'application d'un champ magnétique à des matériaux magnétiques tels que des alliages métalliques. On utilise ensuite l'eau pour rafraîchir le matériau, ce qui lui permet de retrouver sa température originelle. La température du matériau chute davantage lorsque le champ magnétique est totalement éliminé. C'est le potentiel de cette propriété de refroidissement qui intéresse les chercheurs, et ils pensent pouvoir l'utiliser pour toute une gamme de produits. En réalité, les chercheurs ont montré que la technologie fonctionnait; cependant, il leur reste à trouver les matériaux appropriés afin de la transférer du laboratoire aux foyers. Ces matériaux doivent présenter une grande efficacité au niveau du refroidissement à température ambiante et fonctionner dans des conditions quotidiennes normales. En outre, cette efficacité ne doit en aucun cas être compromise lorsque le cycle de refroidissement se répète. Le champ magnétique de refroidissement n'a rien de nouveau. D'après les auteurs de l'étude, le premier a été conçu dans les années 1920; c'est seulement au cours des dix dernières années que ce domaine a connu un regain d'intérêt en raison de la découverte concernant les effets magnétocaloriques géants (à savoir le chauffage de matériaux magnétiques lorsqu'ils sont placés dans un champ magnétique et leur refroidissement lorsqu'ils sont retirés du champ magnétique) dans un groupe de matériaux connus sous le nom de méta-aimants. Il s'agit de «composants qui subissent une transition de premier ordre vers un état magnétique, souvent accompagné d'une transformation identique de la structure cristalline», peut-on lire dans l'étude. Les recherches entreprises par l'équipe de l'Imperial College de Londres ont montré que la microstructure de différents alliages (c'est-à-dire le schéma adopté par les cristaux à l'intérieur des alliages) a un impact direct sur la performance d'un réfrigérateur magnétique. Ces découvertes pourraient désormais aider l'équipe à créer le matériau le plus adapté à ce système. Contrairement aux principales recherches sur la réfrigération magnétique actuellement en cours dans le monde entier, l'équipe de l'Imperial College s'est peu intéressé à l'analyse et aux tests d'échantillons de matériaux et s'est davantage attelé à «comprendre la microstructure de ces matériaux et leur réaction face aux champs magnétiques à un niveau microscopique», déclare le professeur Lesley Cohen de l'Imperial College de Londres. «Nous avons découvert que la structure des cristaux dans différents métaux affecte directement la façon dont ils se réchauffent et se refroidissent lorsque l'on applique ou l'on retire un champ magnétique», explique-t-elle. «C'est une découverte intéressante si l'on considère que l'on pourra un jour fabriquer sur mesure un matériau de manière 'ascendante', en commençant par la microstructure afin qu'il soit totalement conforme aux propriétés requises pour faire fonctionner un réfrigérateur magnétique. Il est indispensable de trouver des alternatives à nos réfrigérateurs et nos climatiseurs actuels, car cela nous permettra de réaliser des économies d'énergie dans nos foyers et sur notre lieu de travail, et par-là même de réduire nos émissions de carbone et de faire face du mieux possible au changement climatique.»
Pays
Royaume-Uni, États-Unis