Indossare, corrosione, affaticamento del materiale:questi segni di degrado sono comuni alla maggior parte dei materiali. Ciò rende ancora più importante rilevare i danni in anticipo, preferibilmente su microscala. I metodi di test magnetici sono spesso usati per questo scopo, che prima era impossibile con l'acciaio non magnetico. I ricercatori di Kaiserslautern e Mainz hanno ora sviluppato un processo in cui applicano un sottile strato magnetico all'acciaio. I cambiamenti nella microstruttura possono quindi essere rilevati dai cambiamenti negli effetti magnetici. Anche materiali come l'alluminio possono essere testati in questo modo. Lo studio è stato pubblicato su Journal of Magnetism and Magnetic Materials .

L'acciaio è uno dei materiali più utilizzati. Viene utilizzato in molte varianti tra cui acciaio inossidabile, acciaio ad alta resistenza da bonifica, e acciaio strutturale a basso prezzo. Gli acciai possono essere magnetici o non magnetici. Sono usati nelle posate, nei componenti dei veicoli o nelle travi in ​​acciaio per edifici e ponti. Qualche volta, l'acciaio è esposto ad alte temperature o sollecitazioni. "Ciò può comportare cambiamenti microstrutturali, crepe o guasti ai componenti, "dice il dottor Marek Smaga, che è ricercatore presso il Dipartimento di Scienza dei materiali sotto il professor Dr. Tilmann Beck presso la Technische Universität Kaiserslautern (TUK). Gli esperti parlano in questo contesto di fatica materiale. Tale danno è inizialmente visibile solo a livello micro. Anche con metodi di prova magnetici, non è ancora possibile rilevare i cambiamenti in questa scala in acciaio non magnetico in una fase iniziale.

Gli ingegneri del TUK e i fisici della Johannes Gutenberg-University Mainz (JGU) presentano una soluzione nel loro studio attuale. La loro tecnica si avvale di effetti magnetici, anche se viene applicato a materiale non magnetico. "Con acciaio magnetico, è possibile riscontrare precocemente cambiamenti nella struttura, " spiega il dottorando di Kaiserslautern Shayan Deldar. "Anche piccole deformazioni modificano le proprietà magnetiche. Questo può essere misurato con una speciale tecnologia di sensori".

I ricercatori hanno rivestito un acciaio non magnetico con pellicole magnetiche, ogni 20 nanometri di spessore, costituito da terfenolo-D, una lega comprendente gli elementi chimici terbio, ferro e disprosio, o permalloy, un composto di nichel-ferro. I ricercatori hanno quindi utilizzato un cosiddetto microscopio Kerr per verificare se i ceppi nell'acciaio potevano essere rilevati nell'intervallo microscopico. "Ciò si ottiene utilizzando il cosiddetto effetto Kerr, " spiega Smaga, "che permette alle microstrutture magnetiche, i cosiddetti domini, essere ripreso ruotando la direzione di polarizzazione della luce."

Gli scienziati hanno esaminato piastre d'acciaio rivestite magneticamente che erano state precedentemente esposte a carichi meccanici. "Abbiamo osservato un cambiamento caratteristico nella struttura del dominio magnetico, " spiega il Dr. Martin Jourdan dell'Istituto di Fisica dell'Università Johannes Gutenberg di Magonza. "La deformazione microscopica nell'acciaio non magnetico fa cambiare la direzione della magnetizzazione dello strato sottile".

Rispetto ai metodi di prova convenzionali, questo metodo ha il vantaggio di rilevare i segni di affaticamento molto prima a livello micro. Il metodo dei ricercatori potrebbe essere utilizzato in nuove tecniche di test in futuro. Inoltre, non è interessante solo per l'acciaio non magnetico, altri materiali come alluminio, anche il titanio e alcuni materiali compositi potrebbero essere provvisti di tale strato.