Produktübersicht: Magnetische Formgedächtnislegierung

Ab sofort können Sie bei Goodfellow magnetische Formgedächtnislegierungen (FGL) beziehen.

Was ist der magnetische "Formgedächtniseffekt (MSM)"?

Hierunter versteht man die Magnetfeld-induzierte Reorientierung (MIR) einer (ferromagnetischen) martensitischen Mikro-Doppelstruktur bei gleichzeitiger makroskopischer Deformation.

Das patentierte Einkristall-Material aus den Elementen Nickel, Mangan und Gallium weist eine Reihe einzigartiger Eigenschaften auf und hat enormes Innovationspotential.

Eigenschaften

• magnetischer Formgedächtniseffekt – bis zu 6 % Dehnung im Magnetfeld
• nachweisbarer Villari-Effekt (Änderung der magnetischen Eigenschaften bei mechanischer Beanspruchung)
• thermischer Formgedächtniseffekt – neben der durch das Magnetfeld verursachten Dehnung findet eine Dehnung auch bei Temperaturerhöhung statt
• Widerstandsänderung bei Streckung bzw. Stauchung
• energieautarke Arbeitsweise ohne Aktivierung durch das Umgebungsmedium

Einsatzgebiete

Aktoren

Der magnetische Formgedächtniseffekt kann für die Entwicklung von Aktoren genutzt werden, bei denen sich das Bauteil in Abhängigkeit von einem Magnetfeld ausdehnt. Diese Ausdehnung ist komplett reversibel – mechanisch durch eine Rückstellfeder oder magnetisch durch ein um 90° gedrehtes magnetisches Feld. Diese Formänderung kann dabei mit bis zu 1-2 kHz betrieben werden. In Betriebsdauer-Tests wurden Zyklenzahlen von mehreren hundert Millionen erreicht.

Im Vergleich mit Piezokeramiken und magnetostriktivem Material zeigt die magnetische Formgedächtnislegierung zwar eine geringere Betriebsfrequenz, übersteigt dabei allerdings das maximale Dehnvermögen um das bis zu 100-fache. Vergleicht man die Energiedichte der Materialien, so zeigt die magnetische Formgedächtnislegierung bis zu 100 kJm^-3, magnetostriktive Materialien bis zu 14-30 kJm^-3  und Piezokeramiken bis zu 0,8-2 kJm^-3.

 

Labormuster eines Aktors mit Rückstellfeder

Schutzschalter und Sicherungen

Der thermische Formgedächtniseffekt, der ungefähr bei 70 °C auftritt, kann auch für Sicherheitsabschaltungen genutzt werden. Wenn die sichere Betriebstemperatur überschritten wird, dehnt sich der Aktuator weiter aus und unterbricht dabei die Magnetfelderzeugung. Diese Ausdehnung ist komplett reversibel, sodass der Aktor bei Temperaturen unter 70 °C normal funktioniert.

Energy-Harvester

Wenn eine FGL komprimiert oder ausgedehnt wird, ändert sich das Magnetfeld, in dem das Material sich befindet (variable magnetische Permeabilität unter sich ändernder Last). So kann Vibrationsenergie gewonnen werden. Mögliches Anwendungsbeispiel ist das Batterieladen in schwer zugänglichen Bereichen. 

Schwingungsdämpfer

Dieselben Eigenschaften, die man sich beim Energy-Harvesting zunutze macht, können auch zur Dämpfung von mechanischen Vibrationen verwendet werden. 

Sensoren

Die Eigenschaften des Materials ermöglichen u. a. Geschwindigkeits-, Distanz-, Dehnungs- und Magnetfeldsensoren.

Lieferbare Produkte aus Formgedächtnismaterial

Um die Größe des benötigten Magnetfelds zu minimieren, sollte ein Querschnitt mit kurzer Höhe und größerer Breite gewählt werden. Weil die Ausdehnung einem Vielfachen der Länge entspricht, sollte der Streifen außerdem möglichst lang sein. Goodfellow bietet Formgedächtnismaterial mit den folgenden Standardabmessungen an:

Andere Abmessungen sind auf Anfrage erhältlich. Die maximal lieferbare Einkristallgröße beträgt 18 mm (Durchmesser) x 30 mm (Länge). Kleinere Exemplare werden mithilfe spezieller Verfahren aus Werkstücken mit den oben genannten Abmessungen zugeschnitten, um die Leistungsfähigkeit des Materials zu erhalten. Wir arbeiten an der Entwicklung größerer Kristalle und werden Sie über unsere Website auf dem Laufenden halten, sobald diese verfügbar sind.

Wenn Sie Fragen oder Anregungen haben, können Sie uns eine E-Mail schreiben oder sich telefonisch an uns wenden; die Rufnummer hierzu finden Sie auf unserer Kontaktseite.

Das technische Datenblatt finden Sie hier.