Elektromechanisch induzierte Polarisations-, Ladungs- und Umpolungseffekte in Ferroelektrika am Modellsystem des geöffneten Risses: Nichtlineare Modellierung

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Die Flanken geöffneter Risse in ferroelektrischen Materialien sind ein spezielles Beispiel ferroelektrischer Oberflächen, die durch komplexe nichtlineare elektrische und mechanische Zusammenhänge von Polarisationsladungen, elektrischen Feldern und ponderomotorischen Kraftwirkungen gekennzeichnet sind. Diese Faktoren üben bereits einen signifikanten Einfluss auf das Verhalten ruhender Risse, insbesondere aber auf die Rissaktivierung und -ausbreitung unter elektromechanischer Belastung aus. Ein Hauptgegenstand dieses und eines experimentell orientierten Parallelprojektes von Prof. Schneider (TU Hamburg-Harburg) sind deshalb die experimentelle Erforschung und die kontinuumsmechanische nichtlineare Modellierung von ferroelektrischen Polarisations- und Ladungseffekten am speziellen Modellsystem geöffneter nicht leitender und leitender Risse. Dabei werden neue Erkenntnisse zur Bruchmechanik ferroelektrischer Materialien auf der einen Seite und zu den Eigenschaften ferroelektrischer Oberflächen auf der anderen Seite erwartet. Für die Rissausbreitung sind - neben den nichtlinearen Randbedingungen an den Rissflanken - elektromechanisch induzierte Umpolungsprozesse in der Prozesszone der Rissspitze wesentlich und müssen in der Modellierung berücksichtigt werden.