Ziel der Entwicklung
Die Einarbeitung hochpermeabler Eisenpulver sowie amorpher und nanokristalliner magnetischer Legierungen in Kunststoffe wie PA66 und thermoplastische Elastomere (TPE) ist zunächst im niederfrequenten Bereich bis zu einigen Hundert kHz von besonderem Interesse, weil ausgehend von der höheren magnetischen Permeabilität, Sättigungspolarisation und dem Energiespeichervermögen reiner magnetischer Eisenwerkstoffe, die hergestellten PBSMC gegenüber kommerziellen Polymer-Ferrit-Kompositen verbesserte magnetische Eigenschaften erreichen können.
In dem Vorhaben sollten die weichmagnetisch gefüllte thermoplastische Elastomere aber auch hinsichtlich ihrer Einsetzbarkeit für flexible magnetische Absorbermaterialien im GHz-Bereich untersucht werden.
Vorteile und Lösungen
Die spritzgegossenen oder geprägten Polymerkomposite können je nach Art der eingearbeiteten kristallinen, amorphen oder nanokristallinen Eisenlegierung bei Füllgraden zwischen 41 bis 55 Vol% im niederfrequenten Bereich z. B. bei 50 Hz und einer magnetischen Feldstärke Hmax = 1000 A/m für Anwendungen in induktiven Baugruppen (Spule mit spritzgegossenem Magnetkreis) bei magnetischen Permeabilitäten des Realteils µ' von 5 bis 70 eingesetzt werden.
Untersuchte weichmagnetisch gefüllte TPE- und PA66-Komposite weisen Wärmeleitfähigkeiten von 1 bis 4 W/(m*K) und höher auf, weshalb die PBSMC auch für die Herstellung polymerbasierter induktiver Baugruppen mit thermisch leitfähiger Funktion geeignet sind.
Schichtenförmige PBSMC auf Basis hochgefüllter TPE-Fe-Compounds mit geringer elektrischer Leitfähigkeit zeichnen sich z. B. zwischen 2 bis 7 GHz durch eine hohe Reflexionsdämpfung aus, weshalb die Materialien auch als Absorberfolien im Hochfrequenzbereich einsetzbar sind.
Zielgruppe und Zielmarkt
Die vorliegenden Ergebnisse sollen einen Beitrag zur Integration weichmagnetisch gefüllter Polymerkomposite in induktive Baugruppen mit wärmeleitfähiger Funktion und für Mikrowellen absorbierende Strukturen liefern.
Für verschiedene Anwendungen von weichmagnetischen Werkstoffen in der Praxis sind bereits magnetische Permeabilitäten zwischen 10 bis 100 ausreichend. Dieses ermöglicht beispielsweise den Einsatz der PBSMC in spritzgegossene induktive Baugruppen für Gleichstrom- und Niederfrequenzanwendungen oder für Magnetventile mit fluidischen Steuerungsaufgaben.
Zukünftig ist in einem weiteren FuE-Vorhaben auch ein Einsatz vergleichbarer weichmagnetischer Polymerkomposite für die Fertigung spritzgegossener Magnetkreise von proportional schaltenden Magnetventilen vorgesehen.