Produktzusammenfassung von Magnetisches Formgedächtnis-Material

Goodfellow freut sich, die Einführung eines neuen Produkts in unserem Angebot bekanntgeben zu können - Magnetisches Formgedächtnis-Material.

Was ist der magnetische Formgedächtnis-Effekt bzw. magnetisch induzierte Reorientierung (MIR)?

“Magnetisch induzierte Reorientierung (MIR) von einer (ferromagnetischen) verzwillingten martensitischen Mikrostruktur mit einer gleichzeitigen großen makroskopischen Deformation.”

Dieses patentiertes NiMnGa Einkristall-Material hat einige sehr innovative Eigenschaften.

Eigenschaften

Magnetischer Formgedächtnis-Effekt – bis zu 6% Dehnung in einem Magnetfeld.

Zeigt den Villari-Effekt (entgegengesetzten magnetostriktiven Effekt).

(Thermischer) Formgedächtnis-Effekt – Zur Dehnung, die durch das Magnetfeld verursacht wird, entsteht eine zusätzliche Dehnung, die durch Temperatur verursacht wird.

Widerstandsänderung bei Elongation bzw. Kontraktion des Elementes.

Aktive Feder-Eigenschaften.

Anwendungen

Aktoren

In Aktoren auf der Basis magnetischer Formgedächtnislegierungen wird die Ausdehnung des Materials magnetisch aktiviert. Diese Ausdehnung ist völlig reversibel: mechanisch durch eine Rückstellfeder oder magnetisch durch ein um 90° gedrehtes magnetisches Feld.

Diese Formänderung kann dabei mit bis zu 1 bis 2kHz 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 100kjm^-3, magnetostriktive Materialien bis zu 14 bis 30kJm^-3  und Piezokeramiken bis zu 0,8 bis 2kJm^-3.

 

Ein Labormuster eines Aktors mit Rückstellfeder

Stromkreisunterbrecher / Sicherung

Zusätzlich kann der thermische Formgedächtniseffekt der bei ca. 70°C auftritt zusätzlich genutzt werden, um z.B. Sicherheitsmechanismen auszulösen. Der hier gezeigte Aktor kann bis zur maximalen Betriebstemperatur betrieben werden und dehnt sich dabei in einem Magnetfeld aus. Bei Überschreitung der Temperatur dehnt sich das Material weiter aus und schaltet dabei das Magnetfeld aus. Die zusätzliche Ausdehnung ist völlig reversibel, so dass der Aktor bei Unterschreitung der 70°C wieder normal betrieben werden kann.

Energy harvesters

Beim Zusammendrücken oder Ausdehnen ändert das Material das Magnetfeld, indem es sich befindet (variable magnetische Permeabilität unter sich ändernder Last). So kann Vibrationsenergie „geerntet“ werden. Mögliches Anwendungsbeispiel ist das Batterieladen in schwer zu erreichender Umgebung. 

Schwingungsdämpfer

Die gleichen Eigenschaften, die bei Energy Harvester eingesetzt werden, werden auch zur Dämpfung von mechanischen Vibrationen verwendet. 

Sensoren

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

Verfügbarkeit

Um das benötigte Magnetfeld zu minimieren wird ein dünner, breiter Querschnitt bevorzugt. Weil die Ausdehnung ein Prozentsatz der Länge ist, soll der Streifen möglichst lang sein. Goodfellow freut sich, die folgenden Standardabmessungen anbieten zu können:

These are our standard dimensions, but other dimensions are of course available on request. Currently the maximum single crystal size is 18mm diameter x 30mm length. Smaller pieces are cut from within the above dimensions using special techniques to preserve the performance of the material. Development work is underway to produce larger crystals, and as these become available we will keep you informed via our website.

Sie können Ihre Fragen oder Anregungen per e-mail schicken, oder sich unter der Telefonnummern auf dieser Seite melden.

Sie finden ein technisches Datenblatt hier.