QEPrize est décerné à l’ingénieur derrière l’aimant le plus puissant du monde

Une innovation que l’on retrouve dans presque tous les véhicules électriques a valu à son inventeur, le Dr Masato Sagawa, le prix Queen Elizabeth for Engineering 2022.

Sagawa a été le pionnier du développement de l’aimant permanent fritté en néodyme-fer-bore, que l’on trouve aujourd’hui dans tout, des voitures aux téléphones portables. Il est également devenu de plus en plus important en raison de son utilisation dans les systèmes d’énergie renouvelable, tels que les éoliennes.

Dans les années 1970, les aimants permanents les plus puissants étaient fabriqués à partir d’un alliage de samarium et de cobalt, un matériau cher et rare qui limitait la production de masse.

Reconnaissant qu’une alternative moins chère était nécessaire, la percée de Sagawa a eu lieu en 1982 avec la création d’un nouveau composé. L’ingénieur électricien a remplacé le cobalt et le samarium par du fer et du néodyme plus abondants, et a ajouté du bore pour élever la température de Curie, le point auquel le matériau est magnétique.

« La provision [of cobalt] était très instable », a déclaré Sagawa. « J’ai pensé pourquoi ne pas utiliser du fer à la place, ce qui pourrait donner une meilleure propriété magnétique à l’ensemble de l’aimant.

« Si vous comparez le cobalt et le fer, si vous regardez la plus petite unité de magnétisme – ce que nous appelons le moment magnétique – le cobalt ne représente que 70% du fer. »

Mais la découverte du composé n’était que la première étape. Sagawa a continué à affiner l’aimant aux terres rares dans les années 1980 et au début des années 1990, ajoutant du dysprosium pour améliorer la résistance à la chaleur et surmonter le problème de la réduction de la coercivité magnétique à haute température.

Il a ensuite développé une technique de fabrication pour commercialiser avec succès son innovation, en utilisant un procédé appelé frittage. L’alliage métallique est réduit en poudre, la poudre est compactée en forme et magnétisée, et le matériau est comprimé et chauffé.

Le résultat a été un aimant qui a presque doublé les performances des aimants au samarium-cobalt et a transformé l’invention de Sagawa en un produit viable avec une large gamme d’applications.

Il est idéal pour une utilisation dans les applications à haute densité de couple, par exemple dans les véhicules électriques, et dans les cas où des aimants petits mais puissants sont nécessaires, y compris les robots, les scanners IRM et les appareils électroménagers tels que les machines à laver et les aspirateurs.

QEPrize est « ce qu’est l’ingénierie »

Connu comme le « ‘Prix Nobel d’ingénierie», le QEPrize est décerné chaque année pour célébrer le rôle essentiel que joue l’ingénierie dans la société. Le gagnant reçoit un chèque de 500 000 £ (950 000 AU$).

Un panel de 15 ingénieurs du monde entier composent le jury, dont Engineers Australia Honorary Fellow et Chartered Engineer Dr Alan Finkel AO HonFIEAust CPEng. Il a dit que c’était une tâche passionnante de choisir entre les meilleurs des meilleurs.

« En fin de compte, vous êtes mis au défi de faire cet appel entre des inventions extraordinaires d’ingénieurs extraordinairement capables », a déclaré Finkel.

« C’est difficile, mais excitant. Nous cherchons à trouver les meilleurs ingénieurs au monde qui produisent des technologies révolutionnaires et pertinentes à l’échelle mondiale.