Magnetoelektrische Sensoren aus magnetostriktiven und organischen Hybridwerkstoffen

• Antragsteller: Professor Dr. Rainer Adelung; Professor Dr. Franz Faupel
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 269909779

Ziel des hier verfolgten neuartigen Ansatzes ist die Herstellung und Charakterisierung von weichen magnetostriktiven und piezoelektrischen Hybridwerkstoffen, bei denen die Energie eines Magnetfeldes über ein magnetostriktives Hybridmaterial nahezu vollständig in eine Ladungstrennung in einem piezoelektrischen Hybridmaterial überführt wird. Die Entwicklung dieser völlig neuartigen magneto-elektrischen Sensoren soll in zwei Schritten erfolgen. Zunächst werden die piezoelektrische und die magnetostriktive Hybridphase einzeln aufgebaut und ihre Eigenschaften optimal eingestellt. Für die organischen Piezoelektrika sollen verschiedene neue Ansätze verfolgt werden, um fluorierte Copolymere, mit amorphen metallischen Magnetostriktiva zu kombinieren, mit denen in Vorarbeiten bereits Sensoren mit Empfindlichkeiten im pT-Bereich bei niedrigen Frequenzen um 100 Hz erreicht wurden. Danach ist vorgesehen, die Copolymere zunächst durch spezielle Polymerblends mit sehr kleiner Dielektrizitätskonstante und hoher Durchschlagfestigkeit und anschließend durch Polymerelektretschäume mit besonders großen piezoelektrischen Koeffizienten und nahezu ideal kleiner Dielektrizitätskonstante zu ersetzen. Für die magnetostriktiven Hybridmaterialien werden zunächst neuartige selbst entwickelte magnetostriktive Hybridwerkstoffe mit sehr hohen Magnetostriktionskonstanten aus ultraleichten Gerüstmaterialien und eingelagerten magnetischen Nanopartikeln und Säulen erforscht und in ihren Eigenschaften so eingestellt, dass sie mit Elektretmikrophonen schon hochempfindliche, rauscharme Magnetfeldsensoren für niedrige Frequenzen bilden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen