Oxid-Keramik - Keramik: Wie ein alter Werkstoff hochmodern wird - page 111

Da es sich bei der Keramik um ein hoch poröses Material handelt, be-
sitzt sie nur eine geringe mechanische Festigkeit. Deshalb wurden solche
großformatigen Wabenkatalysatoren zunächst nur in stationären Abgas-
anlagen, wie sie für Industriebetriebe und Kraftwerksanlagen typisch
sind, eingesetzt. Spezielle stoßfreie Aufhängungen und Lagerungen ge-
statten aber mittlerweile auch eine Anwendung in dieselgetriebenen
Fahrzeugen.
5.5 Magnet-Keramiken, Ferrite
5.5.1 Ursachen des Magnetismus von Keramiken
Man unterscheidet Dia-, Para- und Ferromagnetismus. Im vorliegenden
Abschnitt interessiert der Ferromagnetismus mit seinen verschiedenen
Untervarianten. Welche Art der magnetischen Eigenschaften auftritt,
hängt vor allem vom Atomkern und von der Richtung der Eigenrotation
der Elektronen auf den verschiedenen Elektronenschalen ab.
Charakteristisch für magnetische Metalle ist, dass sie Elemente der
sogenannten 3d-Gruppe (Übergangsmetalle) enthalten. Dazu zählen Ei-
sen, Mangan, Cobalt oder Chrom. In neuester Zeit werden aber auch Ma-
gnete auf der Basis von Seltenen Erden aus der sogenannten 4 f-Gruppe
(Lanthanide) produziert. Samarium und Neodymium sind hier zu nen-
nen. Diese Magnete bestehen aus Atomen mit Metallbindung.
Anders verhält es sich bei keramischen Magneten, die auf Ionen-
bindung zwischen Metallkationen und Sauerstoffanionen basieren. Hier
spielen ebenfalls die Ionen der 3d-Elemente eine wichtige Rolle. Da
sie polyvalent sind, d. h. unterschiedliche Wertigkeiten besitzen können,
muss man auch diese berücksichtigen, um die magnetischen Eigenschaf-
ten zu verstehen.
Aus der Natur ist der Magnetit mit der chemischen Zusammensetzung
Fe 3 O 4 bzw. FeO Fe 2 O 3 als magnetisches Material bekannt. In ein und
demselben Mineral liegen zwei- und dreiwertige Eisenkationen neben-
einander vor. Ihre Ionenradien unterscheiden sich. Dadurch können sie
sowohl in das Zentrum von Sauerstofftetraedern (kleineres freies Volu-
men) als auch -oktaedern (größeres freies Volumen) eingebaut sein. Die