Polungsstrategien und Eigenschaftsoptimierung für integrierte piezoelektrische Keramiken

Piezoelektrische Werkstoffe mit der größten technischen Bedeutung basieren auf dem Grundsystem Blei-Zirkonat-Titanat. Sie werden als Wandler technisch angewendet und gehören zur Gruppe der Ferroelektrika. Zur makroskopischen Aktivierung ihrer Koppelungseigenschaften ist die Polung mittels eines hohen elektrischen Feldes notwendig. Werden ferroelektrische Wandler in Gehäuse, Verschalungen, Schichtverbunde oder Komposite integriert, verändern sich die elektrischen, thermischen und mechanischen Randbedingungen, auf die der Polungsschritt und die Bauteilauslegung abgestimmt werden müssen. Beim Übergang zur Serienfertigung von Bauteilen entsteht zudem die Frage, ob die Integration des Polungsschrittes direkt in die Fertigungskette Vorteile bringt. Da verschiedene ferroelektrische Werkstoffe stark in ihren Anforderungen an die Polungsparameter variieren, ist es unabdingbar die Werkstoffauswahl an die Fertigungs- und natürlich Betriebsbedingungen anzupassen. Ziel dieser Arbeit ist daher die Optimierung der Polungsparameter für Bauteile mit integrierten Wandlern und Prozesslasten in der Serienfertigung.