PRODUKT

PERMANENTMAGNETE
GESCHICHTLICHES DER MAGNETE

Die ersten Funde
Die Geschichte der Magnete begann mit ersten Funden von Magnetsteinen, die genauer als Magneteisensteine – und ab 1845 als Magnetit – bezeichnet werden. Es handelt sich hierbei um ein meist schwarzes Mineral aus Eisen und Sauerstoff, um ein Eisenhydroxid, das auf natürliche durch den Vulkanismus entstand und die Fähigkeiten des Magnetismus hat.

Die ersten Anwendungen
Nicht nur im antiken Griechenland, sondern auch in China in der vorchristlichen Zeit, gab es eine frühe Kenntnis der besonderen Eigenschaften der Magnetite. Es wurde sogar erstmalig ein Kompass, der Si Nan, also Südzeiger entwickelt. Es war die Richtung des Himmels, während der Norden als unheilvoll galt. Erst ab dem 11. Jahrhundert verwendeten die Chinesen den Kompass auch für die Navigation ihrer Schiffe. Im abendländischen Europa stammen die ersten Schilderungen über dien Verwendung von Kompassnadeln für die Seefahrt von Alexander Neckam. Die schwimmenden Nadeln, die sich solange im Wasser drehten bis sie nach Norden zeigten waren bei der Schifffahrt in Gebrauch um auch bei völliger Dunkelheit navigieren zu können. 1269 erwähnte Pierre de Maricourt in seinem Werk einen trockenen Kompass. Er hatte frei schwingende, trockene Magnetnadeln untersucht, die auf einem Stift spielten. Etwa ab 1300 tauchte er in der Kombination mit der Windrose bei der abendländischen Seefahrt auf.

Grundlagenforschung
Der Forscher Maricourt hatte sich ab 1269 systematisch mit den Magneten und ihrer Polarität beschäftigt. Er entdeckte, dass sich gleiche magnetische Pole voneinander abstossen, während sich ungleiche anziehen. Durch das Zerbrechen eines Magneten entstehen zwei kleine Magnete, schrieb er. Die Erklärung für dies Phänomen wurde erst sehr viel später herausgefunden. Sie liegt in der gleichgerichteten, stabförmigen Ausrichtung der Elementarmagneten eines Ferromagneten. Aus diesem Grund können ferromagnetische Stoffe auch magnetisiert werden, es geschah durch das Bestreichen mit einem Magneten. Eine solche Magnetisierung lässt sich durch Schläge, hohe Temperaturen oder durch entgegengesetzt polarisierte Magnetfelder wieder aufheben.

Warum sich frei bewegliche Magnetnadeln überhaupt in Nord-Süd-Richtung anordneten, blieb lange Zeit unklar. Erst William Gilbert kam in seinem Hauptwerk zu der Erkenntnis, dass die gesamte Erdkugel als ein riesiger Magnet mit zwei Polen anzusehen wäre. Hierbei halfen ihm eigene Experimente mit einem kugelförmigen Magneten, dem «Terrela», und die zuvor von George Hartmann entdeckte Inklination der Magnetnadeln, also ihrer unterschiedliche Neigung zu den Polen je nach Breitengrad.

Zu Beginn des 19. Jahrhunderts verbreitete sich die Hypothese von Identitäten zwischen Elektrizität und Magnetismus. Bereits 1820 hatte der dänische Physiker Hans Christian Orsted die elektromagnetische Wirkung nachgewiesen. 1826 gelang dem Engländer William Sturgeon die Erfindung des ersten Elektromagneten. Er bestand aus einer Spule, die beim Stromdurchfluss ein magnetisches Feld bildete. Ausserhalb der Spule  nimmt die Wirkung jedoch rasch ab.

Die Magnetherstellung
Es kam neben der Forschung auch bei der Herstellung von Magneten zu grossen Fortschritten. 1931 wurde der sogenannte Stahlmagnet entwickelt. Er besteht aus einer Legierung aus Eisen, Aluminium, Nickel, Kupfer und Kobalt, dem AINiCo. Dieses gab der Metallverbindung die Eigenschaften eines Permanentmagneten. Heutzutage verlieren sie an Bedeutung, weil sie für entmagnetisierende Felder anfällig sind und eine geringe magnetische Stabilität haben.

Eine andere Möglichkeit für die Herstellung von Magneten ergab sich durch die Entdeckung und Erforschung der Metalle seltener Erden, die schon gegen Ende des 18. Jahrhunderts begann. Zu ihnen zählt das Neodym, das in einer Legierung mit Eisen und Bor die Verbindung NdFeB bildet. Mit diesem Werkstoff werden die stärksten Dauermagnete hergestellt, die es zurzeit gibt. Der Nachteil von NdFeB liegt jedoch in seiner Korrosionsanfälligkeit.

Sehr starke Magnetwirkungen hat auch das zu den seltenen Erden zählende Metall Samarium in der Legierung mit Kobalt. SmCo, wie das Samarium-Kobalt auch bezeichnet wird, war bis zur Entdeckung des NbFeB der Werkstoff mit der höchsten magnetischen Energiedichte. Es zeichnet sich durch eine sehr hohe Stabilität gegenüber Temperaturen und wegen seiner Beständigkeit gegenüber Korrosion aus. Wegen seines sehr aufwändigen Herstellungsverfahrens und der Knappheit der verwendeten Elemente hat das SmCo jedoch einen vergleichsweise hohen Preis.