Bildung und Ausbreitung von Ein- und Mehrfachrissen in Ferroelektrika in Folge elektrisch gesteuerter Umpolung: Experiment

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Bei einer nur teilweisen Elektrodenbedeckung in piezoelektrischen Werkstoffen (zum Beispiel bei den gängigen Kammstrukturen von Vielschichtaktuatoren) kommt es zu einer Inkompatibilität zwischen den Dehnungen im Werkstoff zwischen den Elektroden (aktives Material) und dem Werkstoff außerhalb der Elektroden (inaktives Material). Das resultierende elastisch-inelastische Verschiebungsfeld wird beeinflußt vom Grad der geometrischen Einschränkung, der elektrischen Triebkraft, und der piezoelektrischen wie mechanischen Antwort des aktiven wie inaktiven Materialbereichs. Es ist vorgeschlagen, das Verschiebungsfeld, wie auch die entstehenden Rißmuster experimentell zu erfassen, ebenso wie den entstehenden Rißfortschritt genau zu beschreiben. Dies verlangt eine Analyse der Triebkraft für Rißentstehung und Rißfortschritt (elektrisch verursachte Dehnungsinkompatibilität), wie auch der Widerstandsterme (Bruchzähigkeit der Rißspitze und Verstärkung durch Ferroeleastizität). Die Messungen werden an vorhandenen Geräten in situ im optischen Mikroskop oder im REM durchgeführt. Die Experimente und eigenen analytischen Berechnungen werden von einem Antrag zur FEM Modellierung von Dr. Bahr/Prof. Bahr/Prof. Balke unterstützt.