L’histoire des aimants permanents à travers les siècles

L’histoire des aimants permanents débute dans la plus haute antiquité avec la « pierre d’aimant » qui est un aimant naturel : une variété de la magnétite Fe304. C’est en Chine, puis peu après en Grèce que les Hommes découvrirent cette pierre noire. Les Chinois l’employèrent, dit-on, comme boussole bien avant notre ère, et son pouvoir d’attraction du fer servit à bon nombre d’amuseurs publics et de charlatans. Pendant ce temps, les marins l’utilisaient pour aimanter les aiguilles de boussole par contact de la « pierre d’aimant » avec du fer. Environ deux siècles plus tard, la boussole fait son apparition en Europe.

Le premier ouvrage sur les aimants « De Magnete » de W.GILBERT paraît en 1600. Il s’agit du premier livre de physique expérimentale publié en Angleterre. Il présente une analyse des travaux et recherches sur le magnétisme des aimants naturels et artificiels effectués pendant plus de vingt ans. De nombreuses expériences l’amènent à adjoindre des pièces polaires à la « pierre d’aimant », et à essayer de créer les aimants artificiels : par contact du fer avec la « pierre d’aimant », par forgeage du fer parallèlement au champ terrestre, ou par refroidissement de barres de fer portées au rouge, dirigées selon le champ terrestre. « De Magnete » présente également les premières notions sur l’électricité.

Des perfectionnements aux procédés d’aimantation sont apportés par KNIGHT G., au XVIIIème siècle, ainsi que par J. CANTON, J. MICHELL, du HAMEL, AEPINUS, qui groupent plusieurs longues tiges d’acier reliées entre elles aux extrémités, par des pièces de fer doux.

Du milieu du XVIIIe siècle jusqu’au début des années 1900, l’Angleterre a été le pays avec la principale source de connaissances des matériaux magnétiques. Par la suite, le rôle des chercheurs anglais a progressivement diminué au profit de nouveaux développements venus du Japon, de l’Allemagne, des Pays-Bas et des États-Unis.

La découverte par ŒRSTED, en 1820, du champ magnétique associé à un courant électrique marque un coup d’arrêt aux travaux sur les aimants. Lors d’une expérience qu’il faisait à ses étudiants, il mit en évidence qu’un fil transportant du courant électrique était à même de dévier l’aiguille aimantée d’une boussole.  Le XIXème siècle et le début du XXème voient apparaître cependant certains alliages magnétiques à base d’éléments non magnétiques (alliages de cuivre, de manganèse et d’aluminium), découverte qui sera très importante pour le futur quand on voudra élaborer une théorie du magnétisme.  En 1873, J.-J. JAMIN fabrique un aimant en fer à cheval puissant, pesant 50 kg, qui soulève une charge de 500 kg.

Avec la fin du XIXème siècle et le début du XXème, commence la fabrication de matériaux plus perfectionnés : alliages de HEUSLER, aciers au carbone, au chrome, au tungstène, au cobalt. Au même moment, les premiers essais d’explications du magnétisme apparaissent avec les noms des Français P. CURIE, P. LANGEVIN, P. WEISS, fondateurs de I’École Française du Magnétisme, de réputation mondiale. Cette école, dirigée depuis vingt-cinq ans par le Professeur Louis NEEL, a à son actif plusieurs découvertes retentissantes, aussi bien pratiques que théoriques.

Dans l’histoire des aimants permanents, le tournant se situe en 1931, avec la découverte, par le Japonais MISHIMA, des alliages fer-nickel-aluminium (connus sous le nom de matériaux Alni), découverte qui va bouleverser le domaine des aimants et qui est à la base des perfectionnements et de l’essor prodigieux des aimants permanents.

L’ajout de cobalt au système de Mishima par G.B. JONAS en 1939 a engendré le développement d’alliages connus aujourd’hui sous le nom d’Alnicos. Parmi les contributeurs au développement des aimants, nous pouvons citer D.G. Ebeling aux États-Unis, M. McCraig en Angleterre, et aux Pays-Bas A.J. Koch, M.G. Syag et K.J. de Voss (traitement complet isothermique) et H. Howe (procédé de frittage).

Depuis l’introduction des matériaux Alni, le rythme de développement de nouveaux matériaux s’est accéléré rapidement au cours des années 1950, notamment avec l’émergence des aimants Ferrites.

L’avancée la plus récente en termes de matériaux magnétiques a été l’introduction d’une nouvelle catégorie d’aimants basés sur les terres rares, plus précisément le samarium et le cérium. En 1968, la société Raytheon commence à proposer un aimant en samarium-cobalt. Ce matériau a une capacité d’énergie maximale environ deux fois supérieure à celle des Alnicos et six fois supérieure à celle des Ferrites. Bien que les matériaux à base de terres rares possèdent des caractéristiques techniques performantes, ils n’ont pas beaucoup été utilisés en raison de leur coût élevé.

Ainsi, l’histoire des aimants permanents s’est appuyée sur les recherches approfondies de nombreux chercheurs et ingénieurs dont leurs rôles a été de mettre en application les matériaux magnétiques disponibles.