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Engineering Magneto-ionic Materials for Energy-Efficient Actuation and Sensing: From Interfaces to Multifunctional Voltage-Tunable Micromagnets

Descrizione del progetto

Materiali intelligenti che abbinano attuazione e rilevamento

I sistemi magnetici sono fondamentali per micro e nanotecnologie, quali le applicazioni fluidiche e robotiche. Nonostante il loro potenziale, l’utilizzo viene ostacolato da notevoli inefficienze energetiche. L’utilizzo di elettromagneti per generare campi magnetici variabili nel tempo comporta perdite di energia in joule e calore. Le soluzioni attuali si scontrano con bassi effetti magnetoelettrici, limitati dall’alta tensione o dalle basse temperature. Il progetto ACTIONS, finanziato dal CER, cerca di affrontare queste sfide con lo sviluppo di materiali magneto-ionici che utilizzano campi elettrici anziché correnti elettriche. ACTIONS è volto a espandere questi effetti, dalle pellicole sottili ai nanomagneti 3D, per ottenere un’attuazione a bassa potenza e proprietà magnetiche programmabili. Combinando l’attuazione e il rilevamento in un unico materiale, ACTIONS punta a soluzioni più intelligenti ed efficienti dal punto di vista energetico che potrebbero trasformare le tecnologie magnetiche e creare una nuova classe di materiali intelligenti sostenibili.

Obiettivo

ACTIONS proposes a material-based concept to drastically reduce the energy consumption of magnet-based micro- and nanotechnologies. Magnetic systems offer unique advantages for actuation in miniature fluidic and robotic systems, but their integration is hindered because electromagnets are required to create time-varying magnetic fields, causing joule energy loss and heat effects. Alternative control of magnetic materials using an electric field instead of electric current would present an energy-efficient solution. However, established magnetoelectric effects are small and restricted to low temperature or high voltage. Recently, we have demonstrated low-voltage control of magnetic films in liquid electrolytes by exploiting electrochemical reactions and ionic motion.
ACTIONS targets the engineering of these emerging magneto-ionic materials to use their immense unexplored potential for low power actuation. The innovative strategy of ACTIONS is to transfer magneto-ionic effects of ferromagnetic metal thin films in liquid electrolytes to 3D nanomagnets and assemblies with defined anisotropy and at critical points. I will use a unique combination of in situ analytical and magnetic techniques to study the magneto-ionic control of magnetization; on this base I plan to attain magneto-ionic micromagnets with voltage-reconfigurable stray fields, which can potentially replace microelectromagnets. Additionally, ACTIONS recognizes the inherent cross-link between electrochemistry and magnetism in magneto-ionic systems as a ground-breaking route to combine actuation and sensing in one material. Interfacial chemistry sensing will be based on the electrical response. The final objective is to identify materials in which actuation and sensing can be programmed on demand by a voltage protocol. The concept in ACTIONS goes beyond conventional multifunctional composites and could establish a paradigm change in magnetic technologies and a novel class of energy-saving smart materials.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2023-COG

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

TECHNISCHE UNIVERSITAET CHEMNITZ
Contributo netto dell'UE
€ 1 994 165,00
Indirizzo
STRASSE DER NATIONEN 62
09111 Chemnitz
Germania
Regione
Sachsen Chemnitz Chemnitz
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 994 165,00

Beneficiari (1)