DE10120865A1 - Kompositwerkstoff, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung - Google Patents

Abstract

Es wird ein Kompositwerkstoff (5) mit einer ersten und einer zweiten Komponente (11, 12) vorgeschlagen, die stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Dabei verhält sich die erste Komponente (11) wie ein piezoelektrisches und die zweite Komponente (12) wie ein magnetoelastisches Material. Der Kompositwerkstoff eignet sich besonders zur Verwendung in einem Sensorelement oder einem Aktorelement, beispielsweise einem Drehzahlfühler, Stromsensor, Drehmomentsensor, Kraftsensor oder einem passiven Sensorelement. Daneben werden Verfahren zur Herstellung des Kompositwerkstoffes vorgeschlagen. Ein erstes Verfahren geht von einer Pulvermischung mit einem ersten Pulver mit der ersten Komponente (11) und einem zweiten Pulver mit der zweiten Komponente (12) aus, die verpresst und gesintert wird. Ein zweites Verfahren sieht das Aufbringen einer Beschichtung mit einer der beiden Komponenten (11, 12) auf nanoskaligen Pulverteilchen mit der jeweils anderen Komponente (11, 12) vor. Ein drittes Verfahren sieht vor, eine Schicht (13, 14) mit einer der beiden Komponenten (11) durch Aufsputtern oder Aufdampfen auf einem Substrat zu erzeugen, und auf diese Schicht (13, 14) dann eine Schicht (13, 14) mit der jeweils anderen Komponente aufzubringen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kompositwerkstoff mit piezore­ sistiven und magnetoelastischen Eigenschaften, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung in einem Sensorele­ ment oder einem Aktorelement nach der Gattung der unabhängi­ gen Ansprüche.

Stand der Technik

Piezoelektrische Materialien bzw. Materialien, die einen piezoelektrischen oder umgekehrten piezoelektrischen Effekt zeigen, sind vielfach bekannt. Dazu zählen beispielsweise Bleizirkonattitanat-Keramiken (PZT-Keramiken) oder auch fer­ roelektrische piezokeramische Materialien, wie sie bei­ spielsweise von der Firma Marco GmbH, Dachau, angeboten wer­ den. Dazu sei insbesondere auf deren Internetseiten unter www.marco.de und insbesondere die Seiten www.marco.de / D / fpm / 001 / 010.html verwiesen.

Weiter sind aus dem Stand der Technik auch vielfältige mag­ netoelastische Materialien bekannt. Dazu sei beispielsweise auf die von der Firma Etrema Products Inc., Iowa, USA herge­ stellten und vertriebenen Materialien verwiesen, die als Übersicht im Internet unter www.etrema-usa.com zugänglich sind. Insbesondere wird von der Firma Etrema Products Inc. ein magnetoelastisches Pulver unter dem Handelsnamen Terfe­ nol-D vertrieben, das aus einer Terbium-Dysprosium-Eisen- Legierung basiert. Daneben sind eine Vielzahl von magnetoe­ lastischen Materialien bekannt, die von ferromagnetischen Pulvern wie Nickel-Eisen-Pulver oder Kobalt-Eisen-Pulver ausgehen.

Von Y. Li und R. O'Handley wurde in dem Artikel "An Innova­ tive Passive Solid-State Magnetic Sensor", Sensors, Oktober 2000, weiter bereits ein Sensorelement vorgeschlagen, das sowohl den magnetostriktiven Effekt als auch den piezoelek­ trischen Effekt benutzt. Dazu weist dieses Sensorelement ein Stück eines piezoelektrischen Materials und ein Stück eines magnetostriktiven Materials auf, wobei das magnetostriktive bzw. magnetoelastische Material bei einem Anlegen eines äu­ ßeren Magnetfeldes auf das piezoelektrische Material eine mechanische Spannung ausübt, so dass das piezoelektrische Material ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt, das abge­ griffen wird. Der genannte Artikel ist unter www.sensorsmag.com / articles / 1000 / 52 / main.shtml im Internet verfügbar.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Kompositwerkstoff und die erfindungsge­ mäßen Verfahren zu dessen Herstellung haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass dadurch eine neuartiges Material gegeben bzw. herstellbar ist, das die Eigenschaften eines piezoelektrischen Materials mit den Eigenschaften ei­ nes magnetoelastischen Materials verbindet. Insbesondere handelt es sich dabei nicht um eine bloße Aneinanderreihung verschiedener derartiger Materialien, sondern um einen neuen Werkstoff mit mehreren darin enthaltenen Komponenten, die stoffschlüssig miteinander verbunden sind.

Mit dem erfindungsgemäßen Kompositwerkstoff können insbeson­ dere gegenüber dem Stand der Technik preisgünstigere und einfachere Sensor- bzw. Aktorelemente hergestellt bzw. auch neue Applikationsfelder für solche Sensor- bzw. Aktorelemen­ te erschlossen werden. Insbesondere eignet sich der erfin­ dungsgemäße Kompositwerkstoff zum Einsatz in Drehzahlfüh­ lern, Stromsensoren, Drehmomentsensoren, Kraftsensoren, bei­ spielsweise zum Einsatz in Kraftfahrzeugen, Elektrowerkzeu­ gen oder in der Haushaltstechnik. Daneben sind damit sehr vorteilhaft auch passive Sensorelemente realisierbar, d. h. Sensorelemente, die keinerlei Spannungsversorgung benötigen.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Kompositwerkstof­ fes liegt darin, dass bei dessen Verwendung in entsprechen­ den Sensorelementen eine berührungslose Messung magnetischer Felder ohne Energieversorgung des Sensorelementes, d. h. pas­ siv, möglich ist. Dies erlaubt unter anderem auch eine tele­ metrische Abfrage des jeweiligen Sensorsignals ohne Energie­ zufuhr. Zudem ist der erfindungsgemäße Kompositwerkstoff auch unter erschwerten Bedingungen bzw. belasteten Umgebun­ gen, wie beispielsweise bei sehr hohen Temperaturen in der Umgebung eines Motors eines Kraftfahrzeuges oder an einer Bremse eines Kraftfahrzeuges, einsetzbar.

Weiter bietet der erfindungsgemäße Kompositwerkstoff den Vorteil, dass damit auch elektrische Felder in Abhängigkeit von einer Änderung der Permeabilität des Kompositwerkstoffes messbar sind. So kann beispielsweise eine angelegte elektri­ sche Spannung an dem Kompositwerkstoff die Resonanzfrequenz eines Schwingkreises verändern. Insbesondere ist es auf die­ se Weise möglich, sowohl eine auf den erfindungsgemäßen Kom­ positwerkstoff einwirkende statische Kraft mit einem an sich bekannten magnetoelastischen Abgriff zu messen, als auch ei­ ne auf den Kompositwerkstoff einwirkende dynamische Kraft durch einen entsprechenden Spannungsabgriff an einem piezo­ elektrischen Wandler.

Insofern können die Vorteile bekannter magnetoelastischer Sensoren und piezoelektrischer Sensoren beliebig kombiniert werden, wobei dynamische und statische Kräfte mit einem Sen­ sorelement mit dem erfindungsgemäßen Kompositwerkstoff ins­ besondere auch gleichzeitig messbar sind.

In diesem Zusammenhang ist weiter vorteilhaft, dass der er­ findungsgemäße Kompositwerkstoff mittels üblicher Formge­ bungsverfahren beispielsweise zur Verwendung in einem Kraftsensor geformt werden kann, und dass auch die Kraftein­ leitung in den Kompositwerkstoff unproblematisch ist, da es sich bei dem magnetoelastischen bzw. piezoelektrischen Ef­ fekt in dem erfindungsgemäßen Kompositwerkstoff jeweils um einen Volumeneffekt handelt.

Schließlich ist vorteilhaft, dass ein Sensorelement bzw. Ak­ torelement mit dem erfindungsgemäßen Kompositwerkstoff ohne Weiteres auch zur Selbstdiagnose einsetzbar ist, da es pro­ blemlos von einer Sensorfunktionalität auf eine Aktorfunk­ tionalität und umgekehrt umgeschaltet werden kann.

Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Kompositwerkstoffes ist vorteilhaft, dass in erheblichem Umfang auch bekannte Fertigungsverfahren zur Herstellung von weichmagnetischen Verbundwerkstoffen oder auch auf Verfahren zur Herstellung nanoskaliger Pulver mit einer Oberflächenbe­ schichtung zurückgegriffen werden kann. Daneben ist vorteil­ haft, dass zur Herstellung des erfindungsgemäßen Komposit­ werkstoffes auch übliche Aufdampfverfahren oder Sputterver­ fahren, wie beispielsweise CVD-Verfahren ("Chemical Vapor Deposition"), PVD-Verfahren ("Physical Vapor Deposition"), PECVD-Verfahren ("Physically Enhanced Chemical Vapor Deposi­ tion") oder MOCVD-Verfahren ("Metal Organic Chemical Vapor Deposition") einsetzbar sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen.

So ist besonders vorteilhaft, wenn die erste, sich wie ein piezoelektrisches Material verhaltende Komponente des Kompo­ sitwerkstoffes ein keramisches piezoelektrisches Material wie beispielsweise eine PZT-Keramik ist. Daneben kommen vor­ teilhaft Quarz, Zinkoxid, ein ferroelektrisches Material wie Bariumtitanat oder Bleititanat oder ein ferroelektrisches piezokeramisches Material in Frage. Die zweite Komponente des erfindungsgemäßen Kompositwerkstoffes ist vorteilhaft ein weichmagnetisches, stark magnetoelastisches Material wie beispielsweise eine Nickel-Eisen-Legierung, eine Kobalt- Eisen-Legierung, ein Eisenoxid wie Fe₂O₃, eine Terbium- Dysprosium-Eisen-Legierung oder eine Nickel-Mangan-Gallium- Legierung.

Hinsichtlich des Aufbaus des erfindungsgemäßen Kompositwerk­ stoffes hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn dieser aus einer Mischung von Pulvern aus der ersten Komponente und der zweiten Komponente hergestellt ist, wobei die eingesetz­ ten Pulverpartikel bevorzugt eine mittlere Teilchengröße von 20 nm bis 20 µm, insbesondere 500 nm bis 5 µm, aufweisen. Ein solches Pulvergemisch kann dann in üblicher Weise zu ei­ nem Formkörper gesintert werden.

Weiter ist vorteilhaft, wenn der erfindungsgemäße Komposit­ werkstoff aus mindestens zwei, vorzugsweise jedoch einer Vielzahl von Schichten aufgebaut ist, die übereinander ange­ ordnet sind, und die abwechselnd die erste Komponente aus dem piezoelektrischen Material und die zweite Komponente aus dem magnetoelastischen Material aufweisen. Diese Schichten haben dann jeweils eine Dicke von weniger als 2 µm, insbe­ sondere weniger als 500 nm.

Schließlich hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die erste oder zweite Komponente als nanoskaliges Pulver vorliegt, das oberflächlich mit einer Beschichtung mit dem Material der jeweils anderen Komponente versehen ist. Beson­ ders vorteilhaft ist dabei, wenn die Pulverteilchen aus der zweiten Komponente, d. h. dem magnetoelastischen Material, bestehen, und wenn die Oberflächenbeschichtung von dem pie­ zoelektrischen Material, d. h. der ersten Komponente, gebil­ det wird.

Zeichnungen

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen und in der nach­ folgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 ei­ ne Prinzipskizze eines ersten Ausführungsbeispiels eines Kompositwerkstoffes, der über Elektroden mit einer Span­ nungsquelle verschaltet ist, Fig. 2 ein zweites Ausfüh­ rungsbeispiel und Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel.

Ausführungsbeispiele

Der nachfolgend erläuterte Kompositwerkstoff und die erläu­ terten Verfahren zu dessen Herstellung gehen von der grund­ sätzlichen Erkenntnis aus, dass Magnetfelder, insbesondere statische Magnetfelder, in einem magnetoelastischen Material aufgrund des magnetoelastischen Effektes Dehnungen bzw. Stauchungen hervorrufen, die dann in dem ebenfalls in dem Kompositwerkstoff enthaltenen piezoelektrischen Material elektrische Spannungen induzieren.

Die Umwandlungskette ist dabei typischerweise derart, dass zunächst über ein externes Magnetfeld, das beispielsweise über eine Spule, einen Magneten oder einen weichmagnetischen Modulator erzeugt wird, ein magnetoelastischer Effekt in dem erfindungsgemäßen Kompositwerkstoff hervorgerufen wird, der zu einer Dehnung oder Stauchung in dem Bereich des Komposit­ werkstoffes führt, der von der zweiten Komponente, d. h. dem magnetoelastischen Material, eingenommen wird.

Diese Dehnung bzw. Stauchung wird dann in dem Kompositwerk­ stoff auf die erste Komponente, d. h. das piezoelektrische Material, übertragen, so dass dort ein piezoelektrischer Ef­ fekt auftritt, d. h. es wird eine elektrische Spannung indu­ ziert, die an dem Kompositwerkstoff durch übliche Elektroden abgegriffen und weiterverarbeitet werden kann.

Es sei jedoch betont, dass auch der umgekehrte Umwandlungs­ pfad möglich ist, d. h. eine angelegte elektrische Spannung verändert die magnetischen Eigenschaften, beispielsweise die Permeabilität, des Kompositwerkstoffes und generiert darüber ein magnetisches Feld. Zwischen beiden Effekten kann schließlich auch nach Belieben hin- und hergeschaltet wer­ den.

Ein erstes Ausführungsbeispiel, das mit Hilfe der Fig. 1 erläutert wird, geht von einem ersten Pulver aus einer er­ sten Komponente 11 aus. Die erste Komponente 11 ist ein pie­ zoelektrisches Material bzw. verhält sich wie ein solches unter einer aufgeprägten elektrischen oder mechanischen Spannung. Weiter wird ein zweites Pulver aus einer zweiten Komponente 12 bereitgestellt, wobei die zweite Komponente 12 ein magnetoelastisches Material ist oder sich unter dem Ein­ fluss einer aufgeprägten mechanischen Spannung oder eines Magnetfeldes wie ein solches verhält.

Das erste und das zweite Pulver werden bevorzugt jeweils als Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 20 nm bis 20 µm, insbesondere 500 nm bis 5 µm, eingesetzt. Weiter wer­ den diese Ausgangspulver bevorzugt mit einem Binder, beispielsweise einem organischen Binder, und/oder einem übli­ chen Presshilfsmittel vermischt.

Nach dem Vermischen der beiden Pulver aus der ersten Kompo­ nente 11 und der zweiten Komponente 12 und dem Zusatz des organischen Binders erfolgt eine Formgebung, beispielsweise ein Verpressen wie ein Kaltverpressen, so dass danach ein Formkörper erhalten wird. Dieser Formkörper wird dann in üb­ licher Weise entbindert und abschließend gesintert, so dass ein Kompositwerkstoff 5 aus der ersten Komponente 11 und der zweiten Komponente 12 entsteht, wobei diese Komponenten stoffschlüssig miteinander verbunden sind.

Der Kompositwerkstoff 5 kann dann weiter gemäß Fig. 1 ober­ flächlich mit Elektroden 20 versehen werden, die mit einer Spannungsquelle 25 in Verbindung stehen. Anstelle der Span­ nungsquelle 25 kann jedoch auch ein Spannungsabgriff vorge­ sehen sein. Die Erzeugung der Elektroden 20 erfolgt in übli­ cher Weise durch Aufdampfen, Aufsputtern oder auch Aufkleben bzw. Aufpressen.

Im Übrigen sei betont, dass es sich bei der Darstellung ge­ mäß Fig. 1 lediglich um eine Prinzipskizze handelt, d. h. die Pulverteilchen der ersten bzw. zweiten Komponente 11, 12 müssen keinesfalls alle gleich groß sein bzw. die darge­ stellte regelmäßige Anordnung aufweisen.

Weiter ist darauf zu achten, dass der Anteil des organischen Binders in der vor dem Verpressen erzeugten Pressmasse mög­ lichst gering gewählt ist, damit der schließlich erhaltene Kompositwerkstoff 5 nach dem Sintern eine möglichst hohe Dichte aufweist.

Konkret eignet sich als Pulver für die erste Komponente 11 beispielsweise ein keramisches piezoelektrisches Pulver wie übliche PZT-Pulver oder auch ein Quarz-Pulver, ein Zinkoxid- Pulver, ein Bariumtitanat-Pulver, ein Bleititanat-Pulver oder ein ferroelektrisches piezokeramisches Pulver.

Das zweite Pulver, das von der zweiten Komponente 12 ge­ stellt wird, ist bevorzugt ein ferromagnetisches, insbeson­ dere weichmagnetisches Pulver wie beispielsweise ein Pulver einer Nickel-Eisen-Legierung, einer Kobalt-Eisen-Legierung, ein Eisenoxidpulver wie Fe₂O₃-Pulver, ein Pulver einer Ter­ bium-Dysposium-Eisen-Legierung oder einer Nickel-Mangan- Gallium-Legierung.

Ein zweites Ausführungsbeispiel wird mit Hilfe der Fig. 2 erläutert. Dort ist vorgesehen, dass der Kompositwerkstoff 5 von einer Vielzahl von übereinander angeordneten ersten Schichten 13 und zweiten Schichten 14 gebildet ist, wobei die erste Schicht 13 jeweils aus der ersten Komponente 11 und die zweite Schicht 14 jeweils aus der zweiten Komponente 12 besteht. Die Dicke der einzelnen Schichten 13, 14 liegt üblicherweise unter 2 µm, insbesondere unter 500 nm.

Zur Herstellung der Schichtanordnung gemäß Fig. 2 wird zu­ nächst die erste Schicht 13 aus der ersten Komponente 11 auf ein weitgehend beliebiges Substrat aufgedampft oder aufge­ sputtert, danach wird die zweite Schicht 14 aus der zweiten Komponente 12 auf die erste Schicht 13 aufgesputtert bzw. aufgedampft, anschließend wieder die erste Schicht 13 usw.. Offensichtlich kann dabei auch zunächst die zweite Schicht 14 auf das Substrat aufgedampft werden kann und auf diese dann die erste Schicht 13 usw.. Abschließend werden dann auf die erzeugte Schichtanordnung, wie bereits erläutert, Elek­ troden 20 aufgebracht.

Zur Abscheidung der einzelnen Schichten 13, 14 eignen sich übliche physikalische/chemische Abscheideverfahren zur Herstellung von Funktionsschichten wie beispielsweise das CVD- Verfahren, das PVD-Verfahren, das PECVD-Verfahren oder auch das MOCVD-Verfahren, wobei letzteres am Beispiel der Her­ stellung von Oxiden aus metallorganischen Precursoren bzw. Vorläuferverbindungen in R. Xu, Journal of Materials, Okto­ ber 97, Vol. 49, Nr. 10, "The Challenge of Precurser Com­ pounds in the MOCVD of Oxides" ausführlich erläutert wird. Dieser Artikel ist im Internet unter www.tms.org / pubs / jour­ nals / JOM / 9710 / Xu / Xu-9710.html verfügbar.

Als Material zur Ausbildung der ersten Schicht 13 aus der ersten Komponente 11 eignen sich die bereits mit Hilfe des ersten Ausführungsbeispiels erläuterten Materialien für die erste Komponente 11 dort. Gleiches gilt auch für die Mate­ rialien der zweiten Schicht 14 aus der zweiten Komponente 12.

Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Fig. 3 erläutert. Dabei ist vorgesehen, dass nanoskali­ ge Pulverteilchen mit einer mittleren Korngröße von 20 nm bis 300 nm aus der zweiten Komponente 12, d. h. dem magnetoe­ lastischen Material, mit einer Oberflächenbeschichtung aus dem Material der ersten Komponente 11, d. h. dem piezoelek­ trischen Material, versehen werden. Es sei jedoch betont, dass auch umgekehrt vorgegangen werden kann, d. h. es werden nanoskalige Pulverteilchen der ersten Komponente 11 mit ei­ ner Oberflächenbeschichtung aus dem Material der zweiten Komponente 12 versehen.

Aus dem dadurch jeweils erhaltenen oberflächenbeschichteten Pulver aus nanoskaligen Teilchen wird dann ein Formkörper erzeugt. Dies erfolgt beispielsweise mittels Verpressen, insbesondere durch Kaltverpressen, und anschließendes Sin­ tern.

Dazu kann, analog dem ersten Ausführungsbeispiel, dem Pulver mit den oberflächenbeschichteten nanoskaligen Teilchen zu­ nächst ein insbesondere organischer Binder und/oder ein Presshilfsmittel zugesetzt werden, so dass die so erhaltene Masse einfacher verpresst, anschließend entbindert und schließlich in üblicher Weise gesintert werden kann.

Bevorzugt erfolgt das Erzeugen der vorstehend erläuterten nanoskaligen Teilchen mit einer Oberflächenbeschichtung in einem Plasma, indem beispielsweise das zweite Material mit den nanoskaligen Teilchen in dem Plasma aus einer Vorläufer­ verbindung, insbesondere einer metallorganischen Vorläufer­ verbindung wie beispielsweise Nickel-Eisen-Karbonyl, erzeugt wird.

Im Einzelnen wird dabei eine geeignete metallorganische Vor­ läuferverbindung in dem Plasma in nanoskalige Pulverpartikel aus der ersten Komponente 11 oder, bevorzugt, der zweiten Komponente 12 überführt. Gleichzeitig bewirkt das Plasma da­ bei ein Entfernen der organischen Bestandteile der Vorläu­ ferverbindung an der Oberfläche der gebildeten nanoskaligen Teilchen, so dass diese Oberflächen in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt, beispielsweise bereits in dem Plasma durch gezielte Zugabe eines geeigneten Reaktionspartners, mit der gewünschten Oberflächenbeschichtung versehen werden können. Insbesondere erfolgt dazu die Zugabe des Reaktions­ partners zu dem Plasma lediglich temporär.

Bevorzugt ist der zugesetzte Reaktionspartner eine weitere Vorläuferverbindung oder ein Reaktivgas, so dass sich aus dieser weiteren Vorläuferverbindung bzw. dem Reaktivgas auf der Oberfläche der nanoskaligen Teilchen aus der zweiten Komponente 12 eine Oberflächenbeschichtung aus dem Material der ersten Komponente 11, d. h. einem piezoelektrischen Material wie beispielsweise Zinkoxid, bildet. Als Reaktivgas eignet sich dabei beispielsweise Sauerstoff.

Insgesamt wird auf diese Weise eine Oberflächenbeschichtung auf den nanoskaligen Pulverteilchen mit einer typischen Dic­ ke von 10 nm bis 300 nm, vorzugsweise von 20 nm bis 100 nm, erzeugt.

Bei der erläuterten Oberflächenbeschichtung der nanoskaligen Pulverteilchen ist im Übrigen darauf zu achten, dass die aufgebrachte Beschichtung die einzelnen nanoskaligen Pulver­ partikel möglichst vollständig umgibt.

Als Materialien für das nanoskalige Pulver, d. h. die zweite Komponente 12, eignen sich die entsprechenden Pulverteilchen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit entsprechender Korngröße. Als Material für die Oberflächenbeschichtung, d. h. für die erste Komponente 11, eignet sich neben Zinkoxid vor allem auch Bariumtitanat.

Im Rahmen des vorstehenden Ausführungsbeispiels ist es zudem vielfach zweckmäßig, schon bei der Erzeugung der Oberflä­ chenbeschichtung auf den nanoskaligen Pulverteilchen ein Ma­ gnetfeld an die Pulverteilchen anzulegen, um dabei bereits eine weitgehend einheitliche Ausrichtung der magnetischen Domänen in den nanoskaligen Pulverteilchen aus dem magnetoe­ lastischen Material zu erreichen. Dies führt zu einer im Späteren erhöhten Sensibilität des erhaltenen Kompositwerk­ stoffes hinsichtlich einer gewünschten Sensierrichtung.

Claims (25)

1. Kompositwerkstoff mit einer ersten Komponente und ei­ ner zweiten Komponente, die stoffschlüssig miteinander ver­ bunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste Komponente (11) unter dem Einfluss einer dem Kompositwerk­ stoff (5) aufgeprägten elektrischen oder mechanischen Span­ nung wie ein piezoelektrisches Material verhält, und dass sich die zweite Komponente (12) unter dem Einfluss einer dem Kompositwerkstoff (5) aufgeprägten mechanischen Spannung oder eines Magnetfeldes wie ein magnetoelastisches Material verhält.

2. Kompositwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die erste Komponente (11) ein keramisches piezoelektrisches Material, insbesondere PZT-Keramik, Quarz, Zinkoxid, ein ferroelektrisches Material wie BaTiO₃ oder PbTiO₃ oder ein ferroelektrisches piezokeramisches Material ist oder enthält.

3. Kompositwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die zweite Komponente (12) ein ferromagneti­ sches, insbesondere weichmagnetisches Material ist oder ent­ hält.

4. Kompositwerkstoff nach Anspruch 1 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die zweite Komponente (12) eine NiFe- Legierung, eine CoFe-Legierung, ein Eisenoxid wie Fe₂O₃, eine TbDyFe-Legierung oder eine NiMnGa-Legierung ist oder ent­ hält.

5. Kompositwerkstoff nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente (11) eine erste Schicht (13) und die zweite Komponente eine zweite Schicht (14) bildet.

6. Kompositwerkstoff nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, dass eine Vielzahl von ersten und zweiten Schich­ ten (13, 14) vorgesehen ist, die abwechselnd übereinander angeordnet sind, und die eine Dicke von jeweils weniger als 2 µm, insbesondere weniger als 500 nm, aufweisen.

7. Kompositwerkstoff nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Komponente (12) nanoskalige Pulverteilchen mit einer mittleren Korngrö­ ße von 20 nm bis 300 nm aufweist, wobei zumindest ein Teil der Pulverteilchen mit einer Oberflächenbeschichtung mit dem Material der ersten Komponente (11) versehen ist.

8. Kompositwerkstoff nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente (11) nanoskalige Pulverteilchen mit einer mittleren Korngrö­ ße von 20 nm bis 300 nm aufweist, wobei zumindest ein Teil der Pulverteilchen mit einer Oberflächenbeschichtung mit dem Material der zweiten Komponente (12) versehen ist.

9. Kompositwerkstoff nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er zu einem Formkörper gesintert ist.

10. Verfahren zur Herstellung eines Kompositwerkstoffes nach einem der vorangehenden Ansprüche mit den Verfahrensschritten a.) Bereitstellen eines ersten Pulvers mit einer ersten Komponente (11), die sich unter dem Einfluss einer aufgeprägten elektrischen oder mechanischen Spannung wie ein piezoelektrisches Material verhält, und eines zweiten Pul­ vers mit einer zweiten Komponente (12), die sich unter dem Einfluss einer aufgeprägten mechanischen Spannung oder eines Magnetfeldes wie ein magnetoelastisches Material verhält, b.) Vermischen der Pulver, c.) Verpressen der Pulvermischung und d.) Sintern der verpressten Pulvermischung.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulvermischung vor dem Verpressen ein insbesondere organischer Binder und/oder ein Presshilfsmittel zugesetzt wird, und dass die verpresste Pulvermischung vor dem Sintern entbindert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, dass als erstes und/oder zweites Pulver ein Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 20 nm bis 20 µm, ins­ besondere 500 nm bis 5 µm, eingesetzt wird.

13. Verfahren zur Herstellung eines Kompositwerkstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit den Verfahrensschritten a.) Bereitstellen oder Erzeugen einer zweiten Komponente (12) mit nanoskaligen Teilchen, die sich unter dem Einfluss einer aufgeprägten mechanischen Spannung oder eines Magnet­ feldes wie ein magnetoelastisches Material verhalten, b.) Aufbringen einer Beschichtung mit einer ersten Komponente (11) auf die Oberfläche der nanoskaligen Teilchen, wobei sich die erste Komponente (11) unter dem Einfluss einer auf­ geprägten elektrischen oder mechanischen Spannung wie ein piezoelektrisches Material verhält.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die oberflächenbeschichteten nanoskaligen Teilchen in Form eines Pulvers erzeugt werden, das danach einer Formge­ bung unterzogen wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgebung mittels Verpressen, insbesondere Kalt­ verpressen, erfolgt, und dass der erhaltene Formkörper an­ schließend gesintert wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn­ zeichnet, dass dem Pulver zunächst ein insbesondere organi­ scher Binder und/oder ein Presshilfsmittel zugesetzt wird, und dass die so erhaltene Masse dann verpresst, entbindert und gesintert wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Komponente (12) mit nanoska­ ligen Teilchen in einem Plasma aus einer Vorläuferverbin­ dung, insbesondere einer metallorganischen Vorläuferverbin­ dung, erzeugt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Beschichtung mit der ersten Komponente (11) auf die Oberfläche der nanoskaligen Teilchen in einem Plasma durch insbesondere temporären Zu­ satz einer weiteren Vorläuferverbindung oder eines Reaktiv­ gases zu dem Plasma erfolgt.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung mit einer Dicke von 10 nm bis 300 nm, insbesondere 20 nm bis 100 nm, erzeugt wird.

20. Verfahren zur Herstellung eines Kompositwerkstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit den Verfahrensschritten a.) Bereitstellen oder Erzeugen einer ersten Komponente (11) mit nanoskaligen Teilchen, die sich unter dem Einfluss einer aufgeprägten elektrischen oder mechanischen Spannung wie ein piezoelektrisches Material verhalten, b.) Aufbringen einer Beschichtung mit einer zweiten Komponente (12) auf die Ober­ fläche der nanoskaligen Teilchen, wobei sich die zweite Kom­ ponente (12) unter dem Einfluss einer aufgeprägten mechani­ schen Spannung oder eines Magnetfeldes wie ein magnetoela­ stisches Material verhält.

21. Verfahren zur Herstellung eines Kompositwerkstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit den Verfahrensschritten a.) Erzeugung einer ersten Schicht (13) mit einer ersten Komponente (11) durch Aufsputtern oder Aufdampfen auf ein Substrat, wobei sich die erste Komponente (11) unter dem Einfluss einer aufgeprägten elektrischen oder mechanischen Spannung wie ein piezoelektrisches Material verhält, und b.) Erzeugen einer zweiten Schicht (14) mit der zweiten Kompo­ nente (12) durch Aufsputtern oder Aufdampfen auf die erste Schicht (13), wobei sich die zweite Komponente (12) unter dem Einfluss einer aufgeprägten mechanischen Spannung oder eines Magnetfeldes wie ein magnetoelastisches Material ver­ hält.

22. Verfahren zur Herstellung eines Kompositwerkstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit den Verfahrensschritten a.) Erzeugung einer zweiten Schicht (14) mit einer zweiten Komponente (12) durch Aufsputtern oder Aufdampfen auf ein Substrat, wobei sich die zweite Komponente (12) unter dem Einfluss einer aufgeprägten mechanischen Spannung oder eines Magnetfeldes wie ein magnetoelastisches Material verhält und b.) Erzeugen einer ersten Schicht (13) mit einer ersten Komponente (11) durch Aufsputtern oder Aufdampfen auf die zwei­ te Schicht (14), wobei sich die erste Komponente (11) unter dem Einfluss einer aufgeprägten elektrischen oder mechani­ schen Spannung wie ein piezoelektrisches Material verhält.

23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekenn­ zeichnet, dass mindestens zwei, insbesondere eine Vielzahl, von übereinander liegenden Schichten (13, 14) erzeugt wer­ den, wobei die Schichten (13, 14) abwechselnd die erste Kom­ ponente (11) und die zweite Komponente (12) aufweisen.

24. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekenn­ zeichnet, dass, das Aufdampfen oder Aufsputtern mittels ei­ nes CVD-Verfahrens, eines PVD-Verfahrens, eines MOCVD- Verfahrens oder eines PECVD-Verfahrens erfolgt.

25. Verwendung eines Kompositwerkstoffes nach einem der vorangehenden Ansprüche in einem Sensorelement oder einem Aktorelement, insbesondere einem Drehzahlfühler, einem Stromsensor, einem Drehmomentsensor, einem Kraftsensor oder einem passiven Sensorelement.