Einfluss struktureller Phasenübergänge auf die mechanischen Eigenschaften bleifreier Kalium-Natrium-Niobat Piezokeramiken

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jürgen Rödel; Professor Dr. Kyle Grant Webber
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 392442956

Die steigende Nutzung bleihaltiger piezoelektrischer Keramiken für verschiedene Aktuator- und Sensoranwendungen führt derzeit zu einem wachsenden kritischen Umweltbewusstsein. Substantielle wissenschaftliche und industrielle Bemühungen führten zur Entwicklung bleifreier Alternativen, die verschiedene potentielle Materialsysteme beinhalten. Polykristallines (KxNa1-x)NbO3 (KNN) mit einem hohen Curiepunkt, einem temperaturstabilen elektromechanischen Verhalten, hohen akustischen Vibrationsgeschwindigkeiten und geringer Dichte kristallisierte sich als eines der vielversprechendsten Systeme heraus. Trotz der vielen Fortschritte bei der Verbesserung der elektromechanischen Eigenschaften gibt es bisher nur sehr wenige Arbeiten zum mechanischen, insbesondere bruchmechanischen Verhalten. Dieses ist aber für die zuverlässige kommerzielle Anwendung kritisch. Während des Einsatzes sind die Piezokeramiken oft hohen Einsatztemperaturen und großen Druckspannungen ausgesetzt, die letzteren zur Reduzierung der Gefahr der Rissbildung. Deshalb ist das Ziel dieses Projektes, komplementäre Techniken und Expertise in Deutschland und China einzusetzen, um die temperaturabhängigen mechanischen Eigenschaften zu verstehen. Als Grundlage dazu gilt es, in situ die spannungsabhängige Kristallstruktur mit neuen Messmethodiken zu ergründen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China
• Partnerorganisation: National Natural Science Foundation of China
• Kooperationspartner: Professor Jing-Feng Li, Ph.D.; Professor Ke Wang, Ph.D.