Darstellung von piezoaktiven Aerogelen im System Bleititanat/Bleizirkonattitanat und Optimierung mit Hilfe strukturaufklärender und thermoanalytischer Methoden

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Aerogele haben sich als physikalisch hochinteressante und technisch vielfältig einsetzbare Materialien erwiesen. Ziel dieses Projektes ist es, die typischen Eigenschaften der Aerogele (hohe Porositäten, niedrige Dichten, geringe Schallgeschwindigkeiten im Material) auf die piezoelektrischen Werkstoffe Bleititanat (PT, PbTiO2) zbd Bleizirkonattianat (PZT, PbZr0.53Ti0.47O3) zu übertragen. Durch die Impedanzanpassung der Aerogele an umgebenden Medien (z.B. Luft) soll die piezoelektrisch erzeugte Schallenergie optimal aus dem neuen Werkstoff ausgekoppelt werden, da Reflexionen an der Grenzfläche gering sind.In den ersten drei Projektjahren ist es gelungen, Bleititanat-Aerogele als polykristalline Monolithe herzustellen und umfassend zu charakterisieren. Die Darstellungsmethode wurde danach auf Aerogele der PZT-Stöchimetrie übertragen. An kristallinen PZT-Aerogelen lassen sich ferroelektrische Hysteresekurven mit der selbstentwickelten Polarisationsapparatur aufnehmen. Nach Polarsiation befinden sich mechanische Resonanzen im Impedanzspektrum, die als eindeutiger Nachweis der pezoelektrischen Eigenschaften der PZT-Aerogele anzuführen sind. Durch gezielte Modifikation der Präparation (u.a. Einbringen von Dotierungen, Infiltration von Epoxidharz) und Untersuchungen zum Sinterverhalten etc. ist das neue Material, gestützt auf die chemischen und elektrischen Charakterisierungsmethoden, optimiert worden.Durch eine eingehende Untersuchung der Gefüge-Eigenschaftsbeziehungen und der piezo- und dielektrischen Parameter sollen die möglichen Anwendungsgebiete bestimmt werden.