Em seu Laboratório Christian Doppler, Dieter Süss e seus parceiros do campo de prática investigam as possíveis aplicações de sensores magnéticos no setor automotivo e médico. A tecnologia de Süss alcançou seu primeiro sucesso em sistemas ABS de veículos e em imagens de ressonância magnética.

Sensores que reagem a mudanças na resistência magnética são usados ​​em discos rígidos há muito tempo. Dieter Süss e sua equipe investigam como essa tecnologia pode ser implementada em outras áreas. As investigações são conduzidas no Laboratório Christian Doppler Advanced Sensing and Materials, que faz parte da Faculdade de Física da Universidade de Viena. Em particular, a equipe examina os chamados sensores GMR e TMR.

Os sensores GMR são baseados na descoberta da magnetorresistência gigante (GMR), pela qual Albert Fert e Peter Grünberg receberam o Prêmio Nobel de Física em 2007. Para simplificar, os dois pesquisadores descobriram que a condutividade dos materiais depende, entre outras coisas, na direção da magnetização. Sensores TMR, por outro lado, usar o fenômeno da mecânica quântica da magnetorresistência de túnel (TMR). TMR compreende um sistema no qual duas camadas magnéticas são separadas por uma camada não magnética. No Laboratório de CD, Dieter Süss e dois parceiros da área de prática investigaram a possível aplicação de sensores GMR e TMR em novos setores.

Novos sensores melhoram os sistemas ABS

Em cooperação com a fabricante líder mundial de semicondutores Infineon, a equipe resolveu um problema conhecido em novos sensores GMR usados ​​em sistemas ABS de veículos:Quando os sensores GMR são instalados em posições específicas, o sistema torna-se altamente impreciso em relação à roda de codificação magnética. Dieter Süss diz, “Descobrimos que essas imprecisões não são resultado de imprecisões no processo de fabricação. Como alternativa, desenvolvemos um sensor completamente novo - o sensor de vórtice - que resolve o problema e simplifica a produção ao mesmo tempo. Patenteamos o conceito de sensor antes de publicá-lo em Nature Electronics . "

Para esta inovação, o projeto de pesquisa foi indicado para o Prêmio Houska em 2019. Süss explica que a aplicação do novo design de sensor tem implicações de longo alcance para os fabricantes de automóveis:"A Infineon, por sua própria conta, precisa de cerca de 180 milhões desses sensores por ano para poder medir a velocidade de rotação das rodas do veículo ou parâmetros como a posição do volante para sistemas ABS. "

Os primeiros ímãs permanentes impressos em 3D

O grupo de pesquisa obteve outro sucesso notável em cooperação com o fabricante de ímãs Magnetfabrik Bonn:eles foram capazes de produzir ímãs permanentes usando manufatura aditiva (impressão 3-D) pela primeira vez. Este processo permite a produção rápida e econômica de ímãs permanentes em formas complexas. Os objetos tridimensionais consistem em cerca de 90% de material magnético e 10% de polímero. Se o objeto for exposto a um campo magnético no final do processo de produção, ele se transforma em um ímã permanente.

A equipe de pesquisa vienense foi a primeira a usar essa tecnologia 3-D. Dieter Süss explica:"Nossa inovação atraiu a atenção mundial. Foi até assunto de capa de uma edição da O economista em 2016. "O simples, ainda assim, a produção precisa de ímãs permanentes abre uma variedade de novas áreas de aplicação, inclusive no setor médico. A respeito disso, o Laboratório coopera com o Hospital Geral de Viena (AKH) para investigar possibilidades de melhorar a imagem por ressonância magnética (MRI).

Experiência encontra flexibilidade

A pesquisa de Dieter Süss é baseada em um software especial desenvolvido por sua equipe. É usado para descrever as propriedades magnéticas dos materiais. Os principais fabricantes de disco rígido usam o software, por exemplo, para a otimização e o design de cabeças de leitura GMR.

Com relação aos notáveis ​​sucessos do Laboratório de CD, Sensor Magnético Avançado e Materiais, Süss diz, "Por um lado, temos muita experiência na simulação de materiais magnéticos. Por outro lado, a cooperação com nossos parceiros na indústria nos dá a oportunidade de conduzir pesquisas voltadas para a aplicação e implementar nossas inovações rapidamente. Sem flexibilidade e decisões rápidas da Christian Doppler Research Association e de nossos parceiros na indústria, não teríamos chance de competir com sucesso no cenário internacional. "