Structure characterization of piezoelectric ceramics with respect to electrical fatigue (B03)

压电陶瓷的电疲劳结构表征（B03）

• 批准号: 5394964
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Angewandte Geowissenschaften (IAG)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Collaborative Research Centres
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2002-12-31 至 2013-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5394964?language=en
• 关键词: Structure; characterization; piezoelectric; ceramics; respect

Die Variation der Domänenbreite und die Änderung der Röntgenreflexe als Funktion der Zusammensetzung wurden im morphotropen Phasenbereich (MPB) an undotierten PZT Proben systematisch untersucht. Zusätzlich hat konvergente Elektronenbeugung (CBED) zu Aussagen über die Symmetrie geführt. Neben der bekannten tetragonalen Mikrodomänenstruktur (Breite ~ 200 nm) ließen sich Nanodomänen (~ 3-30 nm) nachweisen, die als mögliche Erklärung für den hohen gemessenen piezoelektrischen Koeffizienten im MPB herangezogen werden können. Die kleineren Domänenstrukturen haben eine deutlich höhere Mobilität unter elektrischem Feld. Die Kombination der Abbildung mit Ergebnissen der Beugung ergibt ein konsistentes Bild der Struktur im morphotropen Bereich, das die früher postulierte monokline Phase [1] ausschließt. Ergänzt wurden die Arbeiten durch Beobachtungen als Funktion der Temperatur und eines äußeren elektrischen Feldes, aus denen Rückschlüsse auf das Schaltverhalten von Piezokeramiken auf mikroskopischer Skala gezogen werden können. In situ Synchrotrondiffraktion zeigte, dass die Nanostruktur unterschiedlich auf angelegtes Feld reagiert und durch Dotierung mit 1 mol % La stabilisiert werden kann. Ferner resultiert aus dieser Dotierung eine Verkleinerung der bei einer bestimmten Zusammensetzung und Sintertemperatur vorhandenen Domänenstruktur. Das neue Modell der Nanodomänen und die bisher durchgeführten Schaltexperimente sollen in der neuen Förderperiode durch feldabhängige TEM-Beobachtungen untermauert werden. Ergänzend wird an ausgewählten dotierten Proben der Einfluss unterschiedlicher Elemente auf die Stabilität von Domänenbereichen bearbeitet. Die bisher durchgeführten Synchrotronarbeiten sollen auf zeit- und feldabhängige Messungen durch Anwendung von Stroboskopie erweitert werden, um die Zeitdynamik von Schaltprozessen zu untersuchen. Dies bietet die Möglichkeit, langsame und schnelle Prozesse gezielt zu betrachten, die bei der elektrischen Ermüdung eine große Rolle spielen. Parallel zu den Arbeiten an PZT-Keramiken werden bleifreie Proben mit ins Forschungsprogramm aufgenommen, wobei die beiden Systeme BiZn0,5Ti0,5O3 und BiZn1/3Nb2/3O3 zu Beginn im Vordergrund der Untersuchungen stehen. In diesen bisher noch weitgehend unbekannten Systemen gilt es zunächst grundlegende Arbeiten zur Zusammensetzung, kristallographischen Struktur und zum Phasendiagramm zu leisten, wozu die für das PZT-System erarbeitete Grundlagen von großem Vorteil sind. In der Folge wird dann die Abbildung von Domänen in Abhängigkeit der Struktur unter verschiedenen äußeren Bedingungen (Temperatur, elektrisches Feld) bearbeitet, um die Ergebnisse in Korrelation mit dem Modell der Nanodomänen zu setzen.

本文通过对PZT在MPB（morphotropen Phasenbereich）中的作用的研究，系统地探讨了PZT在MPB（morphotropen Phasenbereich）中的作用机理。Zusätzlich hat konvergente Elektronenbeugung（CBED）zu Aussagen über die Symmetrie geführt. Neben der bekannten tetragonalen Mikrodomänenstruktur（Breite ~ 200 nm）ließen sich Nanodomänen（~ 3-30 nm）nachweisen，die als mögliche Erklärung für den hohen gemessenen piezeletrischen Koeffizienten im MPB herangezogen韦尔登材料。德国的小型住宅结构在费尔德的电力系统中具有机动性。Die Combination der Abbildung mit Ergebnissen der Beugung ergibt ein consistentes Bild der Struktur im morphotropen Bereich，das die früher postulierte monokline Phase [1] ausschließt. Ergänzt wurden die Arbeiten durch Beobachtungen als Funktion der Temperatur und eines äußeren elektrischen Feldes，aus denen Rückschlüsse auf das Schaltverhalten von Piezokeramiken auf mikroskopischer Skala gezogen韦尔登könen.原位同步辐射衍射，使纳米结构在费尔德的角度上相互作用，并通过含有1摩尔% La稳定性的Dotierung来实现韦尔登。通过对Domänenstruktur进行最佳的Zusammensetzung和烧结温度测试，可以得出最佳结果。Das neue Modell der Nanodomänen und die bisher durchgeführten Schaltexperimente sollen in der neuen Förderperiode durch feldabhängige TEM-Beobachtungen untermauert韦尔登. Ergänzend wird an ausgewählten dotierten Proben der Einfluss unterschedlicher Elemente auf die Stabilität von Domänenbereichen bearbeitet.同步加速器的工作原理是通过对频闪观测韦尔登的观测来获得时间和能量，从而使同步推进器的时间动力学得到进一步的发展。Dies bietet die Möglichkeit，langsame und schnelle Prozesse gezielt zu betrachten，die bei der elektrischen Ermüdung eine greße Rolle spielen.利用自行研制的PZT陶瓷韦尔登进行了平行实验，并对BiZn 0，5 Ti 0，5 O 3和BiZn 1/3 Nb 2/3 O 3体系进行了初步的研究。在这方面，PZT系统的基本结构、结构和相位都是不确定的，因此，PZT系统的基本结构是大涡量的。在Folge中，Domänen的Abhängigkeit der Struktur unter verzeledenen äußeren Bedingungen（Temperatur，elektrisches费尔德）bearbeitet，um die Ergebnisse in Correlation with dem Modell der Nanodomänen zu setzen。