Herstellung und Charakterisierung piezokeramischer Komponenten und daraus abgeleiteter Piezokomposite

Anpassbare piezokeramische Komponenten bilden die Grundlage für maßgeschneiderte, integrationsfähige Piezokomposite. Die Arbeit beschreibt die Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung piezokeramischer Fasern, Faserfragmente und Perlen sowie die Entwicklung daraus abgeleiteter Piezokomposite. Anhand dielektrischer und elektromechanischer Eigenschaften erfolgt die Eignungsbewertung einer Anwendung als Sensor, Aktor und Ultraschallwandler.

Mit Hilfe piezoelektrischer Funktionswerkstoffe können sensorische und aktorische Funktionen in strukturellen Bauteilen umgesetzt werden. Für die Integration ist die Auslegung der piezoelektrischen Funktionselemente in Form von Piezokompositen sinnvoll und notwendig. Im Sinne eines funktionellen Leichtbaus muss dabei das piezokeramische Material möglichst gezielt eingesetzt werden. Anpassbare piezokeramische Komponenten bilden die Grundlage für maßgeschneiderte, integrationsfähige Piezokomposite. Die Arbeit beschreibt die Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung piezokeramischer Fasern, Faserfragmente und Perlen. Die Prozessparameter zur Herstellung piezokeramischer Komponenten in breiter Geometrievariation sowie die Möglichkeiten und Grenzen des Verfahrens werden systematisch untersucht. Über eine umfangreiche Charakterisierung dielektrischer, ferroelektrischer und elektromechanischer Eigenschaften erfolgt die Eignungsbewertung für eine Anwendung als Sensor, Aktor und Ultraschallwandler. Die in der Arbeit vorgestellten, faserbasierten Piezokomposite mit versenkten anstelle aufliegender Elektroden besitzen ein bis zu vierfach erhöhtes aktorisches Leistungsvermögen.

Klappentext

Mit Hilfe piezoelektrischer Funktionswerkstoffe können sensorische und aktorische Funktionen in strukturellen Bauteilen umgesetzt werden. Für die Integration ist die Auslegung der piezoelektrischen Funktionselemente in Form von Piezokompositen sinnvoll und notwendig. Im Sinne eines funktionellen Leichtbaus muss dabei das piezokeramische Material möglichst gezielt eingesetzt werden. Anpassbare piezokeramische Komponenten bilden die Grundlage für maßgeschneiderte, integrationsfähige Piezokomposite. Die Arbeit beschreibt die Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung piezokeramischer Fasern, Faserfragmente und Perlen. Die Prozessparameter zur Herstellung piezokeramischer Komponenten in breiter Geometrievariation sowie die Möglichkeiten und Grenzen des Verfahrens werden systematisch untersucht. Über eine umfangreiche Charakterisierung dielektrischer, ferroelektrischer und elektromechanischer Eigenschaften erfolgt die Eignungsbewertung für eine Anwendung als Sensor, Aktor und Ultraschallwandler. Die in der Arbeit vorgestellten, faserbasierten Piezokomposite mit versenkten anstelle aufliegender Elektroden besitzen ein bis zu vierfach erhöhtes aktorisches Leistungsvermögen.