Stray field induced actuation mode of freestanding magnetic shape memory films

0337590 - FZÚ 2010 RIV DE eng J - Journal Article
Thomas, M. - Heczko, Oleg - Buschbeck, J. - Lai, Y.W. - McCord, J. - Kaufmann, S. - Schultz, L. - Fähler, S.
Stray field induced actuation mode of freestanding magnetic shape memory films.
[Aktuační mód indukovaný magnetickým rozptylovým polem ve volně stojící vrstvě.]
Advanced Materials. Roč. 21, č. 36 (2009), s. 3708-3711. ISSN 0935-9648. E-ISSN 1521-4095
Institutional research plan: CEZ:AV0Z10100520
Keywords : stray field * Ni-Mn-Ga film * martensite transformation
Subject RIV: BM - Solid Matter Physics ; Magnetism
Impact factor: 8.379, year: 2009

Magnetic shape memory alloys are a rare class of materials, which, due to the interaction of ferromagnetism and (micro)-structure, exhibit magnetic field induced strains of the order of 10%. Here we show that in freestanding, epitaxially grown magnetic shape memory Ni-Mn-Ga films a new and enhanced thermal actuation mode can be achieved not feasible in bulk materials. When cooling a ferromagnetic film through the critical temperature of martensitic instability, the avoidance of magnetostatic stray field energy favors orientations of the martensitic unit cell with their easy axis of magnetization aligned in the film plane. As this axis coincides with the short crystallographic axis, this results in a significant shrinkage of the lateral film area. This thermal actuation mode neither requires training nor an external magnetic field. It establishes a path to the realization of sub-micron miniaturized microactuators based on magnetic shape memory films.

Slitiny vykazující jev magnetické tvarové paměti jsou vzácnou skupinou materiálů, které, díky interakci mezi ferromagnetismem a mikrostrukturou, vykazují obří, magnetickým polem indukovanou deformaci až 10%. V článku dokazujeme, že ve volně stojícím epitaxiálně rostlém filmu Ni-Mn-Ga je možný nový jev teplotně indukované deformace, která není možná v masivních materiálech. Jev se projevuje díky rozptylovému magnetostatickému poli, které preferuje specifickou orientaci martensitických variantů se snadnou magnetickou osou ležící v rovině filmu. Protože tato osa je krátkou osou, to vede k deformaci během ochlazování. Tento deformační mód nevyžaduje magnetomechanický tréning ani vnější magnetické pole. Proto tento nově objevený jev může zjednodušit konstrukci mikroaktuátorů založených na jevu magnetické tvarové paměti.
Permanent Link: http://hdl.handle.net/11104/0181549