Förderpreis 2022

Preisträgerin: Dr. Slim Naifar
Titel der Dissertation: Model Based Design of a Magnetoelectric Vibration Converter from Weak Kinetic Sources
Hochschule: Technische Universität Chemnitz
Professur: Mess- und Sensortechnik

In seiner Dissertation, hat sich Herr Naifar dem modellbasierten Entwurf von magnetoelektrischen (ME) Wandlern gewidmet. Dabei hat er den Grundstein für das umfassenden Verständnis magnetoelektrischer Wandlern gesetzt und eine Methodik für die Auslegung deren Entwurfsparameter, inklusive Materialeigenschaften und Konstruktion entwickelt. Hierfür entwickelte er eine neuartige Messmethode, um die Entwicklung von magnetischen Domänen zu erfassen und die Deformation in einer Terfenol- D-Platte als Reaktion auf extern ungleichmäßig angelegte Magnetfelder zu messen. Darüber hinaus wird ein Finite-Elemente-Modell entwickelt, um die induzierte Spannung im ME-Wandler als Reaktion auf die Verschiebung des Magneten vorherzusagen, welches auf der Grundlage von Atomkraftmikroskopie Messungen korrigiert und für den Entwurf des Energiewandlers verwendet wird. Das vorgestellte dreidimensionale Modell berücksichtigt in einer hervorragenden Weise das nichtlineare Verhalten der magnetostriktiven und piezoelektrischen Materialien. Um die mechanische und elektrische Kopplung zwischen der piezoelektrischen und der magnetostriktiven Schicht zu verbessern, wird eine bei Raumtemperatur prozessierbare Verbindungstechnik vorgeschlagen, bei der leitfähige Nanokomposite verwendet werden. Im Rahmen seiner Dissertation hat Herr Naifar erstmalig bewiesen, dass eine direkte Messung der Magnetostriktion mit Hilfe der Rasterkraftmikroskopie durchgeführt werden kann, so dass FiniteElemente Modelle kalibriert werden können und magnetoelektrische Wandler dadurch hochgenau modelliert werden können.