Tagungsbeiträge

Hochfrequente elektromagnetische Felder im Mikrowellenbereich sind als Folge notwendiger Kommunikationstechniken (Satellitenfernsehen, Mobilfunk, WLAN-Technologien), Messtechniken (Radar für Verkehrs- und Luftüberwachung) und nicht verhinderbarer Abstrahlungen von Mikrowellentechniken (Mikrowellenerwärmung, -trocknung, -sintern, -kleben bis hin zu medizinischen Anwendungen) in unserer Umwelt mit unterschiedlicher Intensität und Frequenz vorhanden. Diesen Feldern sind alle biologischen Systeme ausgesetzt. Des Weiteren hat die verbreitete Anwendung von Elektronik zum effizienteren Betrieb (Steuerung/Regelung) industrieller Verfahren, von Medizintechnik, Bürotechnik, Kraftfahrzeugen bis zu Haushaltgeräten deutlich zugenommen. Um die bereits anstehenden und die zukünftigen Anforderungen bezüglich der Minderung von elektromagnetischen Strahlenbelastungen in Räumen und von Geräten - vorrangig im Frequenzbereich 1 bis 10 GHz, zu erfüllen - werden werkstoffliche Ansätze [1] zu neuen Abschirmmaterialien untersucht, die elektromagnetische Abschirmung durch ausgeprägte HF-absorbierende und reflexionsarme Eigenschaften ermöglichen. Diese neuen Abschirmmaterialien sind ferrimagnetische Verbundmaterialien, die nanoskalige, AII/BIV-dotierte Bariumhexaferritpulver enthalten. Das Bariumhexaferritpulver wird mit der Glaskristallisationstechnik im ternären System BaO-B2O3-Fe2O3 hergestellt, einer cellulosischen Spinnlösung zugegeben und versponnen. Man erhält flexible Fasern oder Filamente, die textil zu Geweben und Vliesen weiterverarbeitet oder auch einzeln verwendet werden können. Solche Verbundmaterialien müssen keiner weiteren Temperaturbehandlung zur Ausbildung der funktionalen Eigenschaften unterzogen werden. Sie bleiben hochelastisch. Die erforderlichen unterschiedlichen elektromagnetischen Eigenschaften der Verbundmaterialien wird durch Modifizierung der zugesetzten Pulver eingestellt. Die maßgeschneiderte Anpassung der Bariumhexaferritpulver an EMS-Applikationen gelingt mittels partieller Substitution von Fe3+-Ionen durch geeignete AII/BIV-Dotierungen (Co2+/Ti4+, Mn2+/Ti4+, Co2+/Ru4+) bei gleichzeitiger Veränderung der Schmelz- und Kristallisationsbedingungen (Aufheizrate, Schmelz- und Tempertemperatur, Temperzeit). Dadurch wird die Verteilung des Kations Fe3+ in den fünf Untergittern des Bariumhexaferrites so verändert werden, dass die Sättigungsmagnetisierung MS steigt, aber die Koerzitivfeldstärke JHc und somit die intrinsische Anisotropie sinkt. Weiterhin wird die hohe natürliche ferromagnetische Resonanzfrequenz hexagonaler Ferrite reduziert und an die Frequenz des zu absorbierenden Feldes angepasst. - Im Beitrag werden ausgewählte Pulvermodifizierungen hinsichtlich ihres chemischen Aufbaus, der Phasenverteilung und bezüglich der statischen und dynamischen magnetischen Eigenschaften vorgestellt und diskutiert. Die veränderten statischen und dynamischen magnetischen Eigenschaften werden an Materialmustern mit einem Vibrationsprobenmagnetometer bzw. mittels magnetischer Spektroskopie in Koaxialmesszellen bis 10 GHz nachgewiesen.