De la réfrigération grâce aux champs magnétiques

Des chercheurs de l’Université de Cambridge ont découvert un alliage métallique non toxique et peu cher qui refroidit lors qu’il est exposé à un champ magnétique. Ce matériau pourrait être utilisé dans un nouveau type de réfrigérateur, qui présenterait une efficacité accrue de 40% par rapport aux modèles actuels.

Le phénomène physique à l’origine de ce système est l’effet magnétocalorique, découvert il y a 120 ans et qui consiste en un changement réversible de la température d’un matériau métallique exposé à un champ magnétique. Pour que cet effet ait lieu, il faut que l’état magnétique du matériau qui subit le champ soit soudainement modifié (transition magnétique) alors que généralement cette transition a lieu à des températures bien déterminées. La configuration magnétique des atomes change, provoquant un dégagement (diminution de température, effet négatif) ou une absorption de chaleur (augmentation de température, effet positif). Cet effet a été utilisé pour la physique des basses températures depuis les années 30. Néanmoins ce n’est que récemment, grâce aux avancées en sciences des matériaux, que cet effet a pu être utilisé à température ambiante. Les matériaux connus jusqu’à présent, comme le gadolinium ou l’arsenic, sont soit très chers ou très toxiques.

L’alliage métallique mis au point par l’équipe de l’Université de Cambridge est composé de cobalt, de manganèse, de silicium et de germanium. Il n’est ni toxique ni cher, et libère suffisamment de froid à température ambiante. Ce matériau peut servir de pompe à chaleur : lorsque le champ magnétique est activé le matériau refroidit (effet négatif), et lorsque que le champ est coupé, il absorbe la chaleur extérieure, provoquant un refroidissement des objets alentour (principe de la chambre froide d’un réfrigérateur). Le cycle est ensuite répété.

Ce système de réfrigération très efficace peut donc avoir un rôle à jouer dans le contexte actuel d’augmentation des prix de l’énergie et de problèmes environnementaux. L’équipe de l’Université de Cambridge estime que sa technologie peut aller plus loin que les réfrigérateurs domestiques, car son alliage magnétocalorique fonctionne sur un vaste domaine de températures.