Detailed study of the phase compositions and temperature dependent properties at the morphotropic phase boundary in alkaline niobate based piezoelectric ceramics

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Derzeit werden Keramiken auf der Basis von Bleizirkonattitanat mit Zusammensetzungen in der Nähe der morphotropen Phasengrenze wegen ihrer exzellenten piezoelektrischen Eigenschaften zur Herstellung von Aktuatoren, Wandlern und anderen Bauteilen viel genutzt. Wegen seiner Toxizität besteht ein dringender Bedarf , das Blei zu ersetzen. Piezokeramiken auf der Basis von Kalium-Natrium-Niobat (KNN) zählen dabei zu den aussichtsreichsten Kandidaten, weil der piezoelektrische Koeffizient und andere Eigenschaften durch den systematischen Austausch der ursprünglichen Elemente verbessert werden können. Die Kenntnis der morphotropen Phasengrenze bei dieser so modifizierten KNN -Keramik ist jedoch auf Raumtemperatur begrenzt, während jedoch die tatsächliche Anwendungstemperatur häufig höher ist. Unser Ziel ist es deshalb, die Topologie der morphotropen Phasengrenze im Phasensystem ((KxNa1-x)1-y)Liy (Nb1-zTaz)O3 mit {{x,0,1.0},{y,0,0.1},{z,0,0.5}} zu untersuchen. Zur Realisierung der dafür notwendigen zahlreichen Probenzusammensetzungen werden Hochdurchsatzexperimente durchgeführt werden, die auch die temperaturabhängige schnelle Röntgenbeugungsanalyse beinhalten. Zusätzlich werden die dielektrische Konstante und andere elektrische Eigenschaften gemessen, um die Zusammensetzungen mit den besten Eigenschaften zu finden.