Cyclic fatigue of actuator materials in the system "lead zirconate-lead stannate-lead titanate" with field-induced phase transition

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Im Rahmen dieses Projektes werden innovative keramische Aktormaterialien auf der Basis von PZST untersucht. Diese Materialien im System Bleizirkonat-Bleistannat-Bleititanat zeichnen sich durch einen feld-induzierten Phasenübergang mit Volumendehnung aus. Im Unterschied zu PZT-Keramiken, deren Verformung durch feld-induziertes Umklappen ferroelektrischer Domänen hervorgerufen wird, zeigt PZST also eine Querdehnung anstelle einer Querkontraktion. Durch die Kopplung von Phasenumwandlung und Domänenumklappen lassen sich mit PZST-Keramiken höhere Dehnungen erzielen. PZST-Keramiken können daher als potentielle Kandidaten für Anwendungen im Bereich der Aktorik angesehen werden. Einer Anwendung von PZST steht die Tatsache entgegen, dass das Ermüdungsverhalten kaum untersucht wurde. Im Rahmen dieses Projektes sollen PZST-Materialien durch bipolare elektrische Zyklierung bis zu mindestens 106 Zyklen getestet werden. Die Auswirkung der Zyklierung auf die Form der mechanischen Hysterese und die mechanischen Eigenschaften wird dokumentiert und durch Begleituntersuchungen interpretiert. Das Projekt hat drei Schwerpunkte: 1. Welcher Mechanismus ist für die Ermüdung von PZST verantwortlich? 2. Welchen Einfluss hat die chemische Zusammensetzung und die mit ihr verbundene Form der Hystereseschleife auf das Ermüdungsverhalten? Wie verhält sich das Ermüdungsverhalten von PZST im Vergleich zu PZT?