Regensburg 2007 – wissenschaftliches Programm

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DF: Fachverband Dielektrische Festkörper

DF 12: Electric, Electromechanical and Optical Properties II

DF 12.1: Hauptvortrag

Freitag, 30. März 2007, 10:30–11:10, H11

Piezoelektrische Gradientenkeramik -- Herstellung und Charakterisierung — •Ralf Steinhausen — Martin-Luther-Universität Halle, Institut für Physik, Friedemann-Bach-Platz 6, 06108 Halle

Monolithische piezoelektrische Keramiken mit einer inhomogenen chemischen Zusammensetzung und den damit verbundenen inhomogenen Materialeigenschaften sind spätestens seit der Einführung des RAINBOW-Aktuators durch Haertling et al. für Anwendungen insbesondere als Biegeaktuatoren interessant geworden. Ausgehend von Schichtstrukturen mit unterschiedlichen Ausgangsmaterialien und Schichtdicken kann der chemische Gradient gezielt beeinflusst werden. Es wird eine Reihe von Kombinationen von stark und schwach sowie harten und weichen piezoelektrischen, leitfähigen und elektrostriktiven Keramiken diskutiert. Allen ist gemeinsam, dass der chemische Gradient erst durch einen Polungsvorgang in einen piezoelektrischen Gradienten umgewandelt werden muss. Auf Grund der ebenso veränderlichen ferroelektrischen Eigenschaften kommt es zu einer stark inhomogenen Feldverteilung und damit zur Bildung eines Polarisationsgradienten. Der Polungsprozess kann durch ein einfaches Schichtmodell beschrieben werden, wobei die Einzelschichten durch ein Preisach-Modell modelliert werden. Die Rolle der elektrischen Leitfähigkeit wird dabei diskutiert. Mit der LIMM-Methode wurde die Polarisationverteilung an Ba(Ti,Sn)O3-Keramiken untersucht. Das elektromechanische Verhalten von bleifreien Gradientenkeramiken auf der Basis von BaTiO3 wurde mit Hilfe von Biegeexperimenten untersucht.