James Prescott Joule machte eine Entdeckung von etwa 175 Jahren, die uns zum modernen Magnetismus führte. Ihre Entdeckung und Arbeit kamen zu dem Schluss, dass magnetische Materialien ihre Form bei konstantem Volumen gründlich verzerren. Dies war das akzeptierte Verhalten, wie sich alle magnetischen Materialien bisher verhalten. Ein Team von Wissenschaftlern der University of Maryland und der Temple University entdeckte einen neuen Magnettyp. Diese magnetischen Materialien zeigen eine Volumenänderung, wenn sie den Magnetisierungsprozess durchlaufen. Da sich diese Eigenschaft grundlegend von dem von Joule entdeckten Phänomen unterscheidet, wurde die neue Klasse als “nicht-joulianische Magnete” bezeichnet.
Ex Ph.D. Der Student Harsh Deep Chopra, der jetzt Professor und Präsident für Maschinenbau an der Temple University ist, sagte: „Unsere Ergebnisse verändern grundlegend die Art und Weise, wie wir über eine bestimmte Art von Magnetismus denken, die seit 1841 in Kraft ist. Wir haben einen entdeckt neue Klasse von Magneten, die wir “nicht-joulianische Magnete” nennen und die eine große Volumenänderung in Magnetfeldern zeigen. “Darüber hinaus haben diese nicht-joulianischen Magnete die bemerkenswerte Fähigkeit, Energie mit minimalem Wärmeverlust zu ernten oder umzuwandeln.”
Laut dem Team implizieren die Eigenschaften dieser neuen Magnete, insbesondere die Niedrigenergieeigenschaft, dass sie ein enormes Potenzial für die Herstellung wesentlich effizienterer und kleinerer Aktuatoren und Sensoren mit winzigen Wärmesignaturen aufweisen. Zusätzlich zu diesen Anwendungen könnten sie neben Robotik-, Medizin-, Automobil- und sogar Verteidigungsanwendungen auch für Energiegewinnungsgeräte verwendet werden (wiederum dank der bemerkenswert niedrigen thermischen Signaturen).
Der Professor für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, Manfred Wuttig, ließ die Legierungen auf Eisenbasis zusammen mit Chopra eine halbe Stunde lang in einem Ofen auf fast 1.400ºF erhitzen, gefolgt von einem schnellen Abkühlen auf Raumtemperatur . Nachdem das Material abgekühlt war, zeigte es ein nicht-joulianisches Verhalten. Das Team hat dieses Verhalten mit den kleinen, zellartigen Strukturen in Verbindung gebracht, die sie bei der Untersuchung des Materials unter einem Mikroskop gefunden haben.
Professor Wuttig sagte: „Die Reaktion dieser Magnete unterscheidet sich grundlegend von der, die Joule sich wahrscheinlich vorgestellt hat. Sie müssen gedacht haben, dass Magnete gleichmäßig reagieren. Die Kenntnis dieser einzigartigen Struktur ermöglicht es Forschern, neue Materialien mit ebenso attraktiven Eigenschaften zu entwickeln. “
Das Team gibt zwar zu, dass sich die Forschung noch in einem frühen Stadium befindet, ist jedoch sehr zuversichtlich, welche Wunder mit diesen neuen magnetischen Materialien erreicht werden können. Sobald diese Forschung ausgereift ist, werden reichlich Legierungen verwendet, anstatt die Magnete der Seltenerdelemente zu erschöpfen. Die Schlussfolgerungen dieser Untersuchung wurden in der Zeitschrift veröffentlicht. Natur.
