Präparation von 1-3-Kompositen mit Pb(ZrTi)O3-Fasern zur Charakterisierung und Modellierung ihrer elastischen, dielektrischen und elektromechanischen Eigenschaften

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Die Entwicklung uniaxial strukturierter, heterogener Funktionswerkstoffe eröffnet neue Möglichkeiten für die Materialwissenschaft. Speziell die Kombination von PZT-Fasern mit einem Polymer bietet zahlreiche neue Ansätze zur herstellung maßgeschneiderter Werkstoffe durch Strukturierung und Orientierung der Funktionskomponenten und ihrer prozentualen Anteile, sondern auch ihrer räumlichen Anordnung zueinander.Die elastischen, dielektrischen und elektromechanischen Eigenschaften der 1-3 Komposite mit PZT-Fasern als der aktiven Komponente werden experimentell erfaßt, wobei besonders für den Einsatz von 1-3 Komponenten bei höheren Frequenzen Impulse erwartet werden. Es wird angestrebt, zum einen durch die ständige Rückkopplung aus den Charakterisierungs- und Modellierungsdaten zur Optimierung der Faserqualität und der 1-3 Komposite zu gelangen, zum anderen langfristig Aussagen über die Ultraschallwandlereigenschaften der Komposite zu erhalten.Da die dielektrischen, elastischen und elektromechanischen Daten an den Fasern selbst direkt nicht meßbar sind, wird neben dieser Faserkomposit-Route unterstützend eine Route mit 1-3 Modellstrukturen, die im Fraunhofer IKTS hergestellt werden, verfolgt. Diese Strukturen werden über Schlickerguß gefertigt, wobei die Materialeigenschaften des Polymers und der Piezokeramik (PIC 151 von Pl Cedramic GmbH) bekannt sind, bzw. bestimmt werden können. Anhand dieser Route können die eingesetzten analytischen und numerischen Rechenmodelle auf ihre Richtigkeit überprüft werden.