14 types de matériaux magnétiques à connaître

un champ d'attraction ou de répulsion. Les objets attirés par un aimant sont appelés matériaux magnétiques.

Là encore, tous les matériaux ne sont pas naturellement magnétiques. Certains types de matériaux nécessitent des modifications spéciales. Par ailleurs, certains matériaux ne sont pas magnétiques.

Voici quelques matériaux magnétiques courants :

Types de magnétisme

1. Paramagnétisme

Le paramagnétisme est une forme de magnétisme qui est faiblement attiré par un champ magnétique créé à l'extérieur. Ce type de magnétisme ne peut être démontré que par des matériaux paramagnétiques. Matériaux paramagnétiques sont constitués de dipôles atomiques permanents orientés parallèlement dans la même direction que le champ externe.

Lorsque le champ magnétique externe est supprimé, les matériaux paramagnétiques perdent leurs propriétés magnétiques. Toutefois, les électrons non appariés subsistent. En raison de leur faible susceptibilité positive, les matériaux paramagnétiques sont attirés par d'autres aimants, mais ils ne peuvent pas attirer d'autres matériaux paramagnétiques.

Une autre caractéristique du paramagnétisme est qu'il est sensible à la température. Une augmentation de la température diminue les moments magnétiques de ses atomes.

La seule façon de savoir si un matériau magnétique est paramagnétique ou non est d'examiner sa configuration électronique. Un matériau paramagnétique possède des électrons non appariés (un nombre impair d'électrons). Le titane, l'oxygène, l'aluminium, etc. sont des exemples de matériaux paramagnétiques.

2. Ferromagnétisme

Ferromagnétisme est une forme de magnétisme dans laquelle le matériau magnétique attire ou est fortement attiré par d'autres matériaux magnétiques. Un matériau ferromagnétique est magnétisé lorsqu'il est exposé à un champ magnétique externe. Dans des champs magnétiques plus intenses, les matériaux ferromagnétiques peuvent être magnétisés jusqu'à la limite de saturation.

La suppression d'un champ magnétique externe ne leur enlève pas leurs propriétés ferromagnétiques. Les matériaux ferromagnétiques sont également sensibles aux températures supérieures à leur point de curie. Passé ce point, ils perdent leur magnétisme. Cependant, en refroidissant, ils retrouvent leurs propriétés magnétiques.

Le nombre d'atomes et d'ions dans un matériau ferromagnétique crée même un champ magnétique à l'intérieur du matériau. Par conséquent, les matériaux ferromagnétiques ont des moments magnétiques durables. Quelques exemples de matériaux ferromagnétiques : le cobalt, le nickel, le fer et certains de leurs alliages.

3. Antiferromagnétisme

Antiferromagnétisme est une forme de magnétisme dans laquelle les atomes d'un matériau sont disposés uniformément mais se déplacent dans la direction opposée à celle des atomes adjacents. Les matériaux antiferromagnétiques possèdent des qualités uniques qui peuvent être utilisées dans des applications telles que le stockage de données, les capteurs et la spintronique.

Lorsque des matériaux antiferromagnétiques sont exposés à des températures inférieures au point Neel, ils perdent leurs propriétés antiferromagnétiques. Ils deviennent des matériaux paramagnétiques.

Parmi les exemples de matériaux antiferromagnétiques, on peut citer l'oxyde de fer, l'oxyde de manganèse, le chrome, l'oxyde de cuivre (II) et l'oxyde de nickel (II).

4. Ferrimagnétisme

Il existe des matériaux magnétiques avec :

• Peut attirer d'autres aimants
• Les champs magnétiques externes peuvent également attirer ces matériaux

Idéalement, il s'agit de matériaux magnétiques uniques qui présentent à la fois des propriétés ferromagnétiques et des propriétés antiferromagnétiques. En outre, lorsqu'ils sont exposés à des températures extrêmement élevées (supérieures à la température de Curie), ils perdent leurs propriétés magnétiques externes.

Ils retrouvent leur ferrimagnétisme en refroidissant, ce qui les rend magnétiques en permanence.

En général, le ferrimagnétisme se produit principalement dans les ferrites (un type d'oxyde magnétique). Le grenat de fer et d'yttrium, la trévorite, la magnésioferrite et la magnétite sont des exemples de matériaux ferrimagnétiques.

5. Diamagnétisme

Le diamagnétisme est un phénomène par lequel certains matériaux, lorsqu'ils sont exposés à un champ magnétique externe, ont tendance à s'en éloigner. Naturellement, tous les matériaux sont diamagnétiques. Cependant, certains matériaux ont des propriétés magnétiques plus fortes que leur nature diamagnétique.

Les matériaux diamagnétiques ne présentent pas de propriétés magnétiques naturelles, ils s'opposent seulement à un champ magnétique externe en le repoussant.

Exemples pratiques de matériaux magnétiques

6. Le fer

Le fer est un métal ductile et malléable de couleur grise qui peut conduire la chaleur et l'électricité. Le fer et ses alliages constituent des aimants puissants et sont également attirés par d'autres aimants.

Les matériaux ferromagnétiques comme le fer sont utilisés dans diverses applications, notamment les transformateurs, les moteurs électriques, le stockage magnétique, les générateurs, etc.

7. Nickel

Le nickel est un métal ductile et malléable qui présente une grande résistance à la corrosion. Il est utilisé dans la fabrication de pièces de monnaie et de turbines à gaz.

Le nickel tire ses propriétés magnétiques des électrons libres de sa couche externe. Le nickel fait partie des matériaux ferromagnétiques car il peut à la fois attirer et être attiré par des matériaux magnétiques.

8. Erbium

L'erbium est un matériau malléable qui est principalement utilisé dans la fabrication des barres de contrôle des réacteurs nucléaires.

Les propriétés magnétiques de l'erbium varient en fonction de la température. À des températures supérieures à 85 K, l'erbium est paramagnétique. À des températures comprises entre 20 et 85 K, l'erbium est antiferromagnétique. Il devient ferromagnétique à des températures inférieures à 20 K.

9. Germanium

Le germanium est un métalloïde dur et cassant dont la structure cristalline ressemble à celle du diamant. Une autre propriété unique du germanium est qu'il se dilate à la congélation.

Le germanium appartient au groupe IV et possède des propriétés diamagnétiques. Toutefois, ces propriétés magnétiques peuvent changer en fonction des niveaux de température.

10. Terbium

Le terbium est un métal ductile qui n'a que peu d'applications commerciales car il est cher. Le terbium présente des propriétés ferromagnétiques à des températures allant jusqu'à 221 K. À des températures supérieures à 228 K, le terbium présente des propriétés paramagnétiques.

11. Cobalt

Le cobalt est un métal stable dans l'eau et dans l'air et est principalement utilisé dans les batteries lithium-ion. Il est également utilisé dans la fabrication d'aimants durs et souples.

Le cobalt est un matériau ferromagnétique, car il est fortement attiré par d'autres aimants en raison de ses trois électrons libres.

12. Néodyme

Le néodyme est un métal argenté dur aux fortes propriétés magnétiques. C'est un matériau ferromagnétique ; il est magnétisé par d'autres aimants. Les matériaux en néodyme constituent les aimants les plus puissants au monde et peuvent attirer un poids 1 000 fois supérieur au leur.

Les aimants en néodyme sont utilisés dans des applications telles que les écouteurs, les microphones et les haut-parleurs.

13. Samarium

Le samarium est un métal stable à température ambiante et se présente naturellement sous une couleur blanc argenté. L'élément samarium forme un aimant plus puissant lorsqu'il est combiné au cobalt. Le samarium est utilisé comme absorbeur de neutrons dans les réacteurs nucléaires et dans des applications d'absorption des infrarouges.

14. Magnétite

La magnétite est l'un des matériaux les plus magnétiques qui existent. Elle est également connue sous le nom de pierre de loden et se présente à l'état naturel sous une forme noire ou grise. La magnétite est principalement utilisée dans la fabrication de l'acier. Parmi les autres applications de la magnétite, citons la fabrication d'ammoniac, de peintures et de céramiques, etc.

Conclusion

Magnétisme est un phénomène naturel et la plupart des métaux naturels ont des propriétés magnétiques. Cependant, certains métaux ont des propriétés magnétiques plus fortes que d'autres, les matériaux ferromagnétiques sont des aimants plus puissants.

En général, à part les matériaux ferromagnétiques, les autres éléments magnétiques ne peuvent être détectés qu'en laboratoire à l'aide de détecteurs magnétiques. Les non-métaux n'ont pas non plus de propriétés magnétiques.