Materials optimization, construction and quality assessment for a ferromagnetic shape memory alloy based thin film membrane pump (MSMPUMP)

• Applicant: Professor Dr. Stefan Mayr
• Subject Area: Synthesis and Properties of Functional Materials
• Term: from 2011 to 2020
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 193453030

Magnetische Formgedächtnislegierungen (MSM) sind eine neue spannende Materialklasse, mit der sich magnetisch schaltbare Dehnungen von einigen Prozent bei konstanter Temperatur und Frequenzen bis zu einigen Kilohertz realisieren lassen. Neben Ni-Mn-Ga, sind Fe-Pd basierte MSM–Legierungen sehr vielversprechend aufgrund ihrer höheren Korrosionsbeständigkeit und geringeren Brüchigkeit. Obwohl makroskopische MSM–Aktuatoren bereits verfügbar sind, stellt die Miniaturisierung des MSM-Effekts eine große Herausforderung dar. In früheren Arbeiten gelang es uns, Rezepte zur Synthese von freistehenden Fe-Pd Einkristallen und Folien zu entwickeln, die sich bei Raumtemperatur in der fct–Martensitphase befinden, die f ür den Effekt benötigt wird. Diese Schichten sollen nun als Membranen in einer miniaturisierten MSM-Pumpe eingesetzt werden, die beispielsweise als Implantat für intrathekale Schmerzbehandlung Anwendung finden kann. Nach einer gründlichen mechanischen, magnetischen und magneto– mechanischen Charakterisierung mit schwingendem Biegebalken, sowie einem neuentwickelten magneto–mechanischen Ausbeulungstest, wird letzterer in einem nächsten Schritt zur Aktivierung und Verbesserung des Schaltverhaltens durch mechanisches und magnetisches Trainieren eingesetzt. Sobald aktivierte und optimierte Schichten verfügbar sind, werden sie als Membran in einem neukonstruierten MSM–Pumpenprototyp Einsatz finden. Zur Charakterisierung von Zuverlässigkeit und Lebensdauer wird weiterhin das funktionelle und strukturelle Ermüdungsverhalten untersucht.

• DFG Programme: Research Grants