Mechanische Modulation von antiferroelektrischem Na1+xNbO3 für Energiespeichersysteme

• Antragsteller: Professor Dr. Kyle Grant Webber
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 512546582

Die Energiespeicherung ist eine der technischen Herausforderung des 21. Jahrhunderts. Sie erfordert eine Reihe technologischer Lösungen, um die vielfältigen Anforderungen wie Energie- und Leistungsdichte sowie thermische Stabilität und Ermüdungsfestigkeit der zahlreichen Anwendungen zu erfüllen. Bleifreie, antiferroelektrische Materialien sind vielversprechende Kandidaten für Festkörper-Energiespeichersysteme mit hoher Energiedichte, da sie eine außergewöhnliche Leistungsdichte und einen durch ein elektrisches Feld induzierten und einstellbaren AFE-FE-Phasenübergang aufweisen. Dennoch gibt es eine Reihe von Limitierungen, darunter eine relativ niedrige Energiedichte und die potenzielle prozessbedingte A-Site-Nichtstöchiometrie durch Na-Abdampfung. Insbesondere die physikalischen Ursachen der beobachteten mechanischen Eigenschaften auf unterschiedlichen Längenskalen sind noch nicht ausreichend erforscht. Die ist für den Einsatz in verschiedenen Anwendungen, wie z. B. dünnen Filmen, bei denen während des Betriebs erhebliche Spannungen auftreten, von entscheidender Bedeutung. Das Ziel des Projekts ist die experimentelle Untersuchung des mechanischen Verhaltens von NaNbO3 in Abhängigkeit von der Stöchiometrie der A-Site, wobei der Einfluss von Spannungen auf das ferroelastische Verhalten, die Phasengrenzen und die Energiespeicherkapazität direkt untersucht werden soll. Durch den Einsatz modernster spannungsabhängiger Spektroskopie- und Beugungstechniken wird ein einzigartiger Einblick in die mikroskopischen Ursprünge der beobachteten Eigenschaften gewonnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Kooperationspartner: Dr. David Hall