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Entwicklung keramischer Perowskit-Werkstoffe und Bauelementstrukturen für elektrokalorische Anwendungen

 
: Molin, Christian
: Michaelis, Alexander; Gerlach, Gerald; Gebhardt, Sylvia

Stuttgart: Fraunhofer Verlag, 2019, XIII, 116 pp., XIII
Zugl.: Dresden, TU, Diss., 2019
Kompetenzen in Keramik. Schriftenreihe, 50
ISBN: 978-3-8396-1511-9
German
Dissertation
Fraunhofer IKTS ()
Energy technology & engineering; testing of materials; elektrokalorischer Effekt; Funktionskeramik; Mehrlagenkeramik; elektrische Durchschlagfestigkeit; Materialwissenschaft; Materialwissenschaftler; Maschinenbauingenieur; Elektrotechniker

Abstract
Die Festkörperkühlung auf der Basis des elektrokalorischen (EC) Effektes stellt ein vielversprechendes Konzept für alternative Kühltechnologien dar.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich sowohl mit der Entwicklung keramischer Werkstoffe, als auch mit der Komponentenentwicklung für mögliche elektrokalorische Anwendungen. Es werden zunächst Werkstoffe des Relaxorferroelektrikums Pb(Mg1/3Nb2/3)1-xTixO3 (PMN-PT) mit verschiedenen PbTiO3-Gehalten und Dotierungsmittelzusätzen hinsichtlich ihrer Eignung als EC-Material untersucht.
Als bleifreie Alternative wird das System BaZrxTi1-xO3 (BZT) betrachtet und eine systematische Variation des Zirkoniumgehaltes durchgeführt. Ausgehend von den Ergebnissen der Werkstoffentwicklung an monolithischen Keramikproben werden ausgewählte Verbindungen mit Hilfe verschiedener keramischer Technologien in Dickschicht- und Mehrlagenstrukturen umgesetzt. Die hergestellten Komponenten werden hinsichtlich ihrer elektrischen, thermischen und elektrokalorischen Eigenschaften charakterisiert und verglichen.

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1 Einleitung // 1.1 Einführung // 1.2 Motivation und Zielstellung // 2. Theoretische Grundlagen und Stand der Technik // 2.1 Elektrokalorischer Effekt // 2.2 Elektrokalorische Werkstoffe // 2.3 Elektrokalorische Komponenten // 2.4 Elektrokalorische Kühlsysteme // 3 Experimentelle Durchführung // 3.1 Synthese keramischer Ausgangspulver // 3.2 Herstellung keramischer Komponenten // 3.3 Charakterisierung der Proben // 4 Ergebnisse und Diskussion // 5 Zusammenfassung und Ausblick // 6 Literatur- und Quellenverzeichnis