Herstellung keramischer, texturierter Akuatoren mit hoher Dehnung

Prof. Dr. J. Rödel (FG Nichtmetallische-Anorganische Werkstoffe)
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Es gibt zwei wesentliche Ziele:

a) Entwicklung eines verbesserten Verständnisses zur Herstellung neuer bleifreier Piezokeramiken. Dazu werden bestehende Konzepte aufbauend auf der Stabilität von rhomboedrischen und tetragonalen Perowskiten unter Verwendung des Goldschmidtschen Toleranzfaktors angewandt. Dieser Gedanke wird mit der Tetragonalität bzw. Rhomboedrizität eingesetzter Perowskite kombiniert, um stabile Bereiche von Perowskiten mit morphotroper Phasengrenze vorher zu sagen und weiterhin deren Schaltbarkeit (der Domänen) günstig einzustellen.

b) Experimentell sollen Systeme mit morphotroper Phasengrenze zwischen rhomboedrischen und tetragonalen Perowskiten hergestellt werden. Dazu wird beim rhomboedrischen Perowskit mit Bismuth auf dem A-Platz und Titan oder Niobium auf dem BPlatz begonnen. Zur Ladungskompensation dient entweder Zink oder Lithium auf dem B-Platz. Auf der tetragonalen Seite wird zunächst BaTiO3 eingesetzt. Die ferro- und piezoelektrischen Eigenschaften werden über Groß- und Kleinsignalmessungen untersucht, der Ladungstransport, die mechanische Güte und der Kopplungsfaktor über Impedanzmessungen. Als Neuheit wird eine jüngst in der Arbeitsgruppe entwickelte Methode des mechanisch unterstützten Polens eingesetzt. Um das elektromechanische Potential schnell einschätzen zu können, werden neben elektrischen Messungen auch Messungen zum mechanisch-induzierten Domänenschalten eingesetzt.