magnetostriktiven

Magnetostriktive Materialien sind Werkstoffe, die ihre Form oder Länge ändern, wenn sie magnetisiert werden. Die Änderung entsteht durch eine Kopplung zwischen der magnetischen Ordnung und dem Kristallgitter, wodurch sich die Abmessungen entlang bestimmter Richtungen verändern können. Der Effekt wird als Magnetostriktion bezeichnet und lässt sich sowohl statisch als auch dynamisch nutzen.

Die Verformung hängt von der Magnetisierung, der Kristallrichtung, der Temperatur sowie der Vorgeschichte der Magnetisierung ab. Mechanismen umfassen die Verschiebung von Domänen, deren Rotation und Veränderungen der Domainstruktur. Die resultierende Dehnung ist anisotrop und tritt meist entlang bestimmter Richtungen auf. Für Anwendungen sind niedrige Hysterese und schnelle Reaktionszeiten wünschenswert.

Anwendungen reichen von Sensorik und Aktuatoren bis zu Schwingungsdämpfern, Präzisionspositionierern und Ultraschallgeräten. Magnetostriktive Bauteile wandeln magnetische Signale in mechanische Bewegungen oder Vibrationen um und nutzen damit beispielsweise Lagesensorik, Durchflussmessung oder akustische Transducer. Typische Legierungen sind Terfenol-D (TbDyFe2) und Galfenol (Fe-Ga), die hohe Magnetostriktion und mechanische Festigkeit vereinen. Herausforderungen sind Temperaturabhängigkeit, Hysterese, Materialalterung und Kosten.

Die Grundlagen der Magnetostriktion wurden im frühen 20. Jahrhundert entdeckt. Seitdem hat sich magnetostriktive Technologie zu integrierten Sensor- und Aktuatorsystemen entwickelt, in denen magnetische Felder präzise mechanische Bewegungen steuern. Der Bereich hängt von Materialqualität, Verarbeitung, Umgebungsbedingungen und Systemintegration ab.