Entwicklung polymergebundener Eisenlegierungskomposite mit weich-magnetischer und thermisch leitfähiger Funktion für den Spritzguss von magnetischen Kernmaterialien und flexiblen Mikrowellen absorbierenden Folienschichten
Projektleiter: Dipl.-Chem. Günther Pflug
Projektnummer: BMWi/ INNO-KOM-Ost, MF 100080
Laufzeit: 01.01.2011 – 30.06.2013
Aufgabenstellung
Entwicklung polymergebundener Eisenlegierungskomposite (PBSMC *) mit weichmagnetischer und thermisch leitfähiger Funktion, die sich mittels Extrusion und Spritzguss zu induktiven Komponenten verarbeiten lassen. Es sollte die Eignung thermoplastischer Elastomere (TPE) mit einer speziellen Eisenfüllung für die Herstellung flexibler mikrowellenabsorbierender Schichten untersucht werden.
*) PBSMC - Polymer Bonded Soft Magnetic Composites
Ergebnisse
Der Realteil der magnetischen Permeabilität µ’ der Polymer-Eisen-Komposite hängt von Feldstärke und Frequenz sowie dem Gehalt der magnetischen Komponente ab. Spritzgegossene Komposite mit einer kristallinen oder amorphen Eisenlegierung erreichen im Realteil der magnetischen Permeabilität µ’-Werte von 5 bis 20. Durch den Einsatz nanokristalliner, weichmagnetischer Legierungen FeSiB (nk) des Eisens können aber auch Polymerverbunde mit Permeabilitäten µ‘ von über 40 hergestellt werden.
In Bild 1 ist eine Reihenfolge der Verbundpermeabilitäten µ’PBSMC sichtbar, die aber nicht allein von der Permeabilität µ’ der eingesetzten Füllstoffe abhängt.
Offenbar wird der Realteil µ’ der PBSMC entscheidend durch die Korngröße der weichmagnetischen Komponente beeinflusst. Bei weichmagnetischen Füllstoffen ähnlicher chemischer Zusammensetzung und Struktur wurde eine µ‘ Verbund-d50 -Abhängigkeit festgestellt. Die untersuchten weichmagnetisch gefüllten TPE- und PA66-Komposite weisen Wärmeleitfähigkeiten von 1 bis 3 W/mK 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 zeigen eine hohe Reflexionsdämpfung und sind daher auch als Absorberfolien im GHz-Bereich einsetzbar
Anwendung
- Magnetkreise oder Magnetkerne von Spulen mit einer Aktuatorfunktion auch in miniaturisierter Bauweise,
- Magnetfeldkonzentratoren,
- Absorbermaterialien