Aimant Supraconducteur à PArois Minces sur profil EXtrudé – ASPAMEX

Ce projet vise au développement d'un matériau supraconducteur massif pour des applications électrotechniques à 77K ou plus basses températures. Nous visons plus particulièrement l'utilisation des massifs supraconducteurs de type YBaCuO comme source compacte, voire portable, de champ magnétique intense (>2T), pour la RMN par exemple. En effet, lorsque ces massifs sont refroidis en présence d'un champ magnétique, ils le piègent et en gardent une « image ». Tant qu'ils sont maintenus à basse température (?77K), ils se comportent comme un aimant permanent. Des pastilles de quelques cm de diamètre peuvent ainsi fournir une dizaine de Tesla à 40K. L'utilisation de massifs supraconducteurs permet d'ouvrir le segment de marché des sources compactes de champ magnétique intense (>2T) à un prix moindre que les aimants supraconducteurs conventionnels. De nombreuses applications peuvent tirer profit de ces matériaux comme sources portables de champ magnétique intense. Des développements importants sont en cours au Japon. Les applications industrielles visées sont des dispositifs d'aimantation, de contrôle de réaction chimique, d'alignement magnétique, d'analyse magnétique (RMN portative), de séparation magnétique, des moteurs, des générateurs, des dispositifs de focalisation de faisceaux ioniques dans l'élaboration de couches minces. Du point de vue matériau et procédé, ce matériau présente de nombreux défis. Il doit avoir de très bonnes propriétés de piégeage et, lors de son aimantation, il est soumis à des contraintes mécaniques et thermiques importantes. Pour répondre aux exigences de cette application, nous avons l'ambition de développer un matériau sur mesure basé sur le concept original de monodomaines YBaCuO massifs à parois minces. Cela consiste à faire croître un cristal sur une préforme présentant un réseau de trous, de telle sorte que la dimension des parois soit en deçà de 2-3 mm. Les avantages sont nombreux : ? Le matériau se manipule comme une seule pièce et bénéficie pour sa fabrication et sa mise en ?uvre de chemins de diffusion significativement réduits. ? La croissance cristalline est facilitée par une meilleure homogénéité thermique et un meilleur échange de gaz. ? Les parois minces combinées avec une oxygénation sous haute pression permettent d?augmenter significativement les propriétés fonctionnelles du matériau, et ce avec un formidable gain de temps, avec la même stratégie applicable directement à tout diamètre d'échantillon. ? Enfin, cette géométrie permet de renforcer les propriétés mécaniques et la stabilisation thermique du matériau, ainsi que sa résistance environnementale, par le remplissage des trous avec un alliage métallique ou une résine Epoxy chargée. La complexité de la préforme est un verrou pour le développement du concept. Les préformes ne sont pas évidentes à réaliser. Les solutions usinage et moulage sont dédiées au test en laboratoire et à la petite série. Ce sont des solutions coûteuses qui ont leur limite. De telles formes sont cependant produites industriellement par extrusion comme les filtres des pots catalytiques, dont CTI SA est un des spécialistes. Le premier but de ce projet est d'appliquer cette technique sur notre matière première. Nous espérons par ailleurs pouvoir réaliser des formes plus efficaces impossibles à réaliser par ailleurs en usinage ou moulage, notamment en termes de réduction du diamètre des trous. Nous sommes convaincus qu'à l'issu du projet, nous aurons un matériau performant adapté à l'application que nous visons. Ce matériau surpassera les propriétés des massifs standards existant sur le marché tout en diminuant les temps, donc les coûts, de fabrication.