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Projekt
Kühlleistung in bleifreien electrokalorischen Materialien
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Jürgen Rödel, seit 1/2018
Fachliche Zuordnung
Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
Förderung
Förderung von 2015 bis 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 281244181
In diesem Projekt werden die thermischen Eigenschaften von ferroelektrischen Materialien und Relaxormaterialien untersucht, um die Charakteristika zu indentifizieren, die für die Entwicklung eines funktionsfähigen elektrokalorischen (EC) Materials wichtig sind. Das vorgeschlagene Projekt soll Aufschluss über den Wärmetransport in ferroelektrischen Materialen geben, der durch unterschiedliche ferroelektrische Übergänge beeinflusst wird. Dadurch können die davon abhängigen Eigenschaften, die die Funktion eines EC-Bauteils beeinflussen, abgeleitet werden. Dazu gehören thermische Leitfähigkeit, charakteristische Zeitkonstante und Kühlleistung. Das Projekt hat die folgenden Ziele:1. Bestimmung der thermischen Tranporteigenschaften von ferroelektrischen Materialien mit unterschiedlicher Art und Ordnung von Phasenübergängen, z.B. Übergänge erster oder zweiter Ordnung.2. Untersuchung des Einflusses von elektrischem Feld auf die thermischen Eigenschaften.3. Ermittlung der Korrelation zwischen elektrischem Verlust und thermischen Transport.4. Erhöhung des Verständnisses der mechanismen, die zu elektrischem Verlust führen.5. Neue Erkenntnisses über den elektrokalorischen Effekt an sich, charakteristische Materialgrößen zur Beschreibung von elektrokalorischer Leistungsfähigkeit und optimale Betriebsbedinungen von EC-Bauteilen.Um dies zu erreichen, ist folgendes notwendig:1. Vollständige Charakterisierung der Struktur und Mikrostruktur der Proben, um sicher zu gehen, dass die thermischen und elektrischen Eigenschaften an Material reproduzierbarer Qualität untersucht werden.2. Bestimmung der dielektrsichen und Polarisationseigenschaften als Funktion von Temperatur und elektrischem Feld3. Erstellung von Phasendiagrammen (elektrisches Feld gegen Temperatur)4. Messung des elektrokalorischen Effekts5. Bestimmung der Wärmekapazität, thermischen Leitfähigkeit und thermischer Ausdehnung als Funktion von Temperatur und elektrischem Feld.Der Fokus wird in diesem Projekt auf dem bleifreien perowskitischen Material Ba(Zr,Ti)O3 liegen. Die elektrischen und thermischen Daten werden dazu verwendet die Kühlleistung zu bestimmen. Dadurch erhalten wir folgendes:Vergleich der Kühlleistung der EC-Cycles zwischen ferroelektrischem Material (Übergang erster Ordnung) und Relaxormaterial (Übergang zweiter Ordnung)Einsicht in Beziehungen zwischen elektrischen und thermsichen Eigenschaften, welche die Betriebsgrenzen des Materials bestimmen.Information über charakteristische Betriebseigenschaften in Abhängigkeit von elektrischen und thermischen ParameternDies wird wichtige Erkenntnisse liefern, die es erlauben, ein geeignetes Material für einen erfolgreichen Einsatz in einem EC-Bauteil zu bestimmen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
Ehemaliger Antragsteller
Dr. Nikola Novak, bis 12/2017
