Maßschneidern des elektromechanischen Verhaltens bleifreier Keramik/Keramik- Kompositferroelektrika

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Marc Kamlah; Professor Dr. Kyle Grant Webber
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 320512068

Für bleifreie Perowskit-Ferroelektrika wurden vielversprechende elektromechanische Eigenschaften gezeigt, die diejenigen von bleihaltigem PZT übertreffen. Vor der kommerziellen Anwendung müssen jedoch bestimmte Hindernisse, wie große Polungsfelder oder erhebliche ferroelektrische Hysteresen, überwunden werden. Die größten unipolaren Dehnungen wurden in Materialien, die auf (Bi0.5Na0.5)TiO3 basieren, beobachtet. Es wird davon ausgegangen, dass diese beruhen auf vom elektrischen Feld induzierten Phasenübergängen, und zwar von einer makroskopisch nichtpolaren (ergodischer Relaxor) zu einer makroskopisch polaren (Ferroelektrikum) Ordnung. Solche Phasenübergänge können durch Temperatur oder Materialzusammensetzung beeinflusst werden. Neuere Arbeiten haben gezeigt, dass die elektromechanischen Eigenschaften durch gezielte Kontrolle der Mikrostruktur, d.h. Kompositaufbau, verbessert werden können. Es fehlt jedoch an Verständnis, wie lokale Effekte und Bulk-Materialeigenschaften ferroelektrische Komposite beeinflussen. Daher ist es das vorrangige Ziel dieses Projektes, die Bedeutung von elektrischer Leitfähigkeit, Grenzflächenregionen und lokalen mechanischen Feldern für das makroskopische Materialverhalten bleifreier Ferroelektrika zu verstehen, und zwar mittels einer sich ergänzenden Kombination von experimenteller Charakterisierung und Simulationen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich, USA
• Kooperationspartner: Dr. Marco Deluca, Ph.D.; Professor Chad Landis, Ph.D.