Von Birte Vierjahn

Der eine denkt bei Magneten an sein Memoboard, die andere vielleicht an die Muster in den Eisenspänen – damals, im Physikunterricht. Dass magnetische Materialien des Pudels Kern in Windrädern, Elektromotoren, in der Robotik und auch für moderne Kühlsysteme sind, wissen nur wenige. Das macht verbesserte magnetische Materialien zu einem Schlüsselelement im Engagement gegen den Klimawandel.

Folgerichtig erhalten Wissenschaftler*innen der UDE und der TU Darmstadt in den kommenden vier Jahren rund 12 Millionen Euro für ihren Sonderforschungsbereich 270 „HoMMage – Hysterese-Design magnetischer Materialien für effiziente Energieumwandlung“. Zum Jahresanfang 2020 startet ihre Forschung an effizienten Magnetmaterialien: Bezahlbar sollen sie sein, nachhaltig und effizient. Die in Magneten für E-Motoren und neuartige Kühltechnologien enthaltenen Rohstoffe sind bisher aber oft … nun ja: selten, umweltschädlich in der Gewinnung und teuer.

Doch die Pläne für eine emissionsarme Zukunft sehen vielversprechen aus. Mit sehr geringem Energieeinsatz und ohne klimaschädliche Gase ließen sich künftig Kühlschränke magnetokalorisch betreiben: Verändert man ein angelegtes Magnetfeld, steigt oder fällt die Temperatur im Kasten. Bei Elektroautos verspricht ein um nur zwei Prozent effizienterer Permanentmagnet gleich 20 Kilometer mehr Reichweite. 

Nun kann man neue Materialien entwickeln, indem man ganze Werkstücke verformt und umgestaltet. Das ist ein Plan der Forschenden im SFB/TRR 270. Darüber hinaus wollen sie – und hier müssen Biologen einmal weghören – „im Einzelnen verstehen, was im Werkstoff passiert und sozusagen die DNA des Magneten identifizieren“, erklärt der stellvertretende Sprecher, UDE-Professor Michael Farle. Dafür werden sie experimentell einzelne Atome austauschen sowie mit Kolleg*innen aus der Theoretischen Physik und Techniken der künstlichen Intelligenz neue Konzepte und Lösungen entwickeln. Sie wollen möglichst alle Wechselwirkungen untersuchen; „und zwar von der atomaren Ebene bis hin zum ganzen Magneten aus dem Elektromotor eines Autos, der es auf zwei Kilo bringt.“