BNT-BT als zukünftige bleifreie Funktionswerkstoffe für PTCR-, Aktor- und Sensoranwendungen

• Antragsteller: Dr.-Ing. Jan Manuel Hinterstein
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 276699501

Der Großteil der heute verwendeten Materialien für PTCR-, Aktor- und Sensoranwendungen basieren auf Verbindungen von Blei Zirkonat Titanat. Der entscheidende Nachteil dieses Mischkristallsystems besteht in der Toxizität von Blei und bleihaltigen Verbindungen. Diese kann sich sowohl auf den menschlichen Körper, als auch auf die Umwelt auswirken. Zusätzlich kann während der Materialherstellung Bleioxid entweichen. Aufgrund der erhöhten Nachfrage nach solchen Materialien wird auch die Entsorgung zur einer zunehmend schwierigen Aufgabe. Weltweit motivierten Gesetzesentwürfe zur Reduzierung der Verwendung von Blei die Entwicklung nachhaltiger bleifreier Funktionswerkstoffe. Dies stellt eine der anspruchsvollsten Aufgaben der Ingenieurswissenschaften dar. Zu den vielversprechenden Systemen zählen unter anderem Barium Titanat und Bismut Natrium Titanat basierte Verbindungen, die bereits auf großes Interesse in der Wissenschaftsgemeinde gestoßen sind. Trotz ausführlicher Studien konnten sich diese aber bislang nicht im Anwendungsbereich durchsetzen. Ziel des beantragten Projektes ist es den Einfluss von Donatordotierung auf die PTCR- und piezoelektrischen Eigenschaften bleifreier BT-basierter Funktionsmaterialien zu verstehen und Leitfäden für die Entwicklung und Implementierung für diese neue Materialklasse abzuleiten. Die Schlüsselpunkte stellen dabei die Definierung der Defektchemie und der Dehnungsmechanismen dar.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen