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Materialcharakterisierung und Anwendung von bleifreien Keramiken auf Bismut-Basis

 
: Batista, Leonardo; Rank, Maximilian; Rabe, Ute; Hirsekorn, Sigrun

:
Volltext urn:nbn:de:0011-n-3072577 (974 KByte PDF)
MD5 Fingerprint: 2bb43dd68483a746000f088abb5fd753
Erstellt am: 23.9.2014


Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung e.V. -DGZfP-, Berlin:
ZfP in Forschung, Entwicklung und Anwendung. DGZfP-Jahrestagung 2014. CD-ROM : 26.-28. Mai 2014, Potsdam; Kurzfassungen der Vorträge und Posterbeiträge
Berlin: DGZfP, 2014 (DGZfP-Berichtsbände 148-CD)
ISBN: 978-3-940283-61-0
Paper Di.1.B.3, 8 S.
Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (Jahrestagung) <2014, Potsdam>
European Commission EC
FP7-NMP; 263878; BISNANO
Functionalities of Bismuth based nanostructures
Deutsch
Konferenzbeitrag, Elektronische Publikation
Fraunhofer IZFP ()

Abstract
Auf Grund ihrer einzigartigen Fähigkeit elektrische und mechanische Verschiebungen zu koppeln, sind piezoelektrische Materialien in der Sensor- und Aktuator-Technologie sowie der Herstellung von Ultraschallwandlern unverzichtbar. Die meisten dieser piezoelektrischen Materialien enthalten jedoch giftige Elemente (z.B. Blei (Pb)) und stellen damit bei der Verarbeitung und Entsorgung eine Gefahr für Mensch und Umwelt dar. Mit den neuen europäischen Regelungen zur Beschränkung der Verwendung toxischer Elemente ergibt sich die Notwendigkeit, neue Materialien mit gleichen oder gleichwertigen funktionellen Eigenschaften zu entwickeln. Wichtig sind z.B. hohe piezoelektrische Konstanten sowie hohe elektromechanische Kopplungsfaktoren. Diese Eigenschaften sind in der Regel von der Mikrostruktur und der Anordnung der ferroelektrischen Domänen in dem Material abhängig. Im Rahmen eines europäisch-mexikanischen Projekts (BisNano) wurden bleifreie Keramiken auf Bismut-Basis wie Bi0.5Na0.5TiO3 (BNT) und 0.94Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3 (BNT-BT) sowie Mn- und Sr-dotiertes BNT-BT untersucht. Die ferroelektrischen Domänenstrukturen in den Werkstoffen wurden mit verschiedenen Verfahren der Rasterkraftmikroskopie (AFM), insbesondere mit dynamischen Betriebsmoden im Ultraschallfrequenzbereich, abgebildet. Makroskopische Eigenschaften der Keramiken wurden ebenfalls untersucht. Die piezoelektrische Aktivität wurde durch Impedanz- und 3D-Laservibrometer-Messungen charakterisiert. Zur Bestimmung mechanischer Eigenschaften wie E- und G-Modul wurden die longitudinalen und transversalen Schallgeschwindigkeiten sowie die Dichte der Materialien gemessen. Aus diesen Daten und den geometrischen Parametern der Proben wurden ihre ersten Dicken- und Radial-Resonanzfrequenzen berechnet und mit gemessenen Spektren verglichen.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-307257.html