SPP 1239:  Modification of Microstructure and Shape of Solid Materials by External Magnetic Fields

• Subject Area: Materials Science and Engineering ; Mathematics ; Physics
• Term: from 2006 to 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 18470518

• Final Report Year: 2013

Final Report Abstract

In magnetischen Formgedächtnislegierungen kann eine Längenänderung von bis zu 12 % durch das Anlegen eines magnetischen Feldes erreicht werden. Diese große Dehnung entsteht durch Verschiebung von Zwillingsgrenzen in einigen magnetisch anisotropen Materialien mit martensitischem Übergang. Somit kann in diesen festen Werkstoffen das Gefüge und damit die Form durch moderate äußere Magnetfelder kontrolliert werden. Die Kombination aus relativ großen Dehnungen mit hohen Schaltfrequenzen ermöglicht neuartige Anwendungen, die mit bisher eingesetzten adaptiven Materialien nicht realisierbar sind. Durch die enge Zusammenarbeit von Mathematikern, Physikern, Werkstoffwissenschaftlern und Ingenieuren konnten die zugrundeliegenden Mechanismen von der atomaren Skala bis zum Aktorsystem verstanden werden. Dieses Ziel wurde durch eine fachübergreifende Fokussierung auf eine klar definierte, neuartige Materialklasse erreicht. Hierdurch hat das SPP 1239 die Weiterentwicklung dieser multifunktionalen Werkstoffklasse wesentlich vorangebracht und eine hervorragende internationale Sichtbarkeit erreicht. Aus dem Schwerpunktprogramm ist eine Vielzahl von internationalen Zusammenarbeiten und weiterführenden Forschungsaktivitäten entstanden.

Publications

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• Basic properties of magnetic shape-memory materials from first-principles calculations, Metall. Mater. Trans. 43A (2012) 2891
  P. Entel, A. Dannenberg, M. Siewert, H.C. Herper, M.E. Gruner, D. Comtesse, H.-J. Elmers, M. Kallmayer
  
• An Open-Loop Control Approach for Magnetic Shape Memory Actuators Considering Temperature Variations, Adv. in Sci. and Tech. 78 (2013) 119
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• Nucleation barriers for the cubic-to-tetragonal phase transformation, Comm. Pure Appl. Math. 66 (2013) 867
  H. Knüpfer, R. V. Kohn, F. Otto