Magnetic shape memory microactuator

Abstract

Bimetallic composite nanotweezers based on Ti 2 NiCu alloy with shape memory effect (SME) have recently demonstrated the ability to manipulate real nano-objects, such as nanotubes, and bionanoparticles when heated to 40-60 °C by laser radiation. The possibility of developing nanotweezers operating at constant temperature is of particular importance mainly for the manipulation of biological objects. In this work, a microactuator was produced using a composite bilayer made of a layer of rapidly quenched Ni 53 Mn 24 Ga 23 ferromagnetic shape memory Heusler alloy and an elastic layer of Pt. The size of the microactuator is 25×2.3×1.7 µm 3 . A controlled bending deformation of the actuator of 1.2 %, with a deflection of the end of the actuator higher than 2 µm was obtained by applying a magnetic field of 8 T at T = 62 °C. The possibility of the development of new technologies for magnetic-field-controlled nanotools operating at a constant temperature using the new multifunction magnetic shape memory alloys will be discussed.

Magnetocaloric and thermomagnetic properties of Ni2.18Mn0.82Ga Heusler alloy in high magnetic fields up to 140 kOe

“…It was suggested that in Ni 2þx Mn 1Àx Ga Heusler alloys the thermoelastic martensitic and ferromagnetic PT are coupled (i.e., the order-disorder magnetic transition occurs simultaneously with the orderorder crystallographic PT) in the range of compositions x ¼ 0.18À0.20, giving rise to GMCE. This makes the alloys attractive for many applications, 12 though the direct measurements of DQ and DT are still restricted to middle fields (below 20 kOe), not sufficient for complete magnetostructural PT; the reason is that the sensitivity to temperature of magnetostructural PT in Ni 2þx Mn 1Àx Ga Heusler alloys is less than 0.1 K/kOe. 13,14 The insufficient magnetic fields for complete PT lead to an underestimate of the value of GMCE and ambiguous data.…”

Эффект памяти формы в микроразмерном образце сплава Гейслера Ni-Mn-Ga-Cu

“…Магнитосруктурному фазовому переходу в ферромагнитных сплавах Гейслера Ni−Mn−Ga сопутствуют гигантский магнитокалорический эффект [2] и эффект памяти формы [3,4], поэтому сплавы Гейслера семейства Ni−Mn−Ga рассматривают в качестве кандидатов для применения в магнитном охлаждении [5] и для создания исполнительных элементов магниточувствительных микроэлектромеханических систем [6][7][8][9]. В работе [6] было экспериментально показано, что для проявления эффекта магнитной памяти формы в микроразмерном образце из сплава Ni−Mn−Ga необходимо магнитное поле около 6−8 Т. В свою очередь авторами [10] был синтезирован сплав Ni−Mn−Ga−Cu, в котором для реализации полного магнитоструктурного фазового перехода и, как следствие эффекта магнитной памяти формы было достаточно магнитного поля 3−4 Т. В связи с этим исследование эффекта памяти формы в сплаве Ni−Mn−Ga−Cu представляет повышенный интерес. В данной работе была поставлена цель продемонстрировать эффект памяти формы при термоциклировании в ферромагнитном сплаве Гейслера Ni 50 Mn 18.5 Ga 25 Cu 6.5 .…”

New system for manipulation of nanoobjects based on composite Ti2NiCu/Pt nanotweezers with shape memory effect

“…High durability, small size and, respectively, small energy consumption makes SMA nanotweezers one of the best candidates to use in vacuum chambers of scanning electron and ion microscopes. Magnetic shape memory materials are known, but their use is hampered by the need to use strong magnetic fields (~ 8-10 T), which may induce interference on SEM systems [7][8][9]. Previous design of SME nanotweezers, presented in [10,11], has proved itself as a useful device for performing 3D manipulation.…”