Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neuartige piezoelektrische Strukturen für eine fortschrittliche Elektronik

27.03.2006


Im Rahmen des PIRAMID-Projekts wurden neue piezolelektrische (PZT) Strukturen mit außergewöhnlichen Eigenschaften entwickelt, die eine neue Gerätegeneration hervorbringen werden.



Konventionelle PZT-Materialien erwiesen sich als möglicherweise unzureichend in Bezug auf die Anforderungen moderner Aktorenanwendungen. Solche Geräte stellen an piezoelektrische und elektromechanische Kopplungskoeffizienten sowie an die dielektrische Permittivität hohe Anforderungen.



Um diesen Bedarf zu decken, wurde im Rahmen des PIRAMID-Projekts eine Vielzahl fester relaxor-ferroelektrischer Lösungen ausgiebig untersucht. Dabei konzentrierte man sich auf die Verbesserung ihrer Eigenschaften. Durch die Übernahme der neuartigen Pulververarbeitungsverfahren nutzen die Forscher neue Vorbereitungsmethoden für strukturierte Keramikmaterialien.

Zu einem der wichtigsten Projektergebnisse zählen innovative piezoelektrische Strukturen, d.h. das relaxor-basierte System Pb[(Ni_1/3 Nb_2/3)_x Zr_y Ti_1-x-y ]O_3, im Allgemeinen PNNZT genannt. Diese Neuheit zeichnet sich durch eine äußerst hohe Permittivität und Kopplung aus, wobei mittels Dotierung dielektrische und mechanische Verluste vermindert wurden.

Das PNNZT ist für Anwendungen ideal, die eine einzigartige Kombination der herkömmlichen weichen und harten PZT-Eigenschaften erfordern. Dabei eignet sich seine hohe Permittivität zur elektrischen Impedanzanpassung und seine hohe Empfindlichkeit für eine gute Effizienz bzw. ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis.

Außerdem machen die gezeigten geringen dielektrischen und mechanischen Verluste dieses Material eventuell zu einem perfekten Kandidaten für hochleistungsfähige Betriebsanwendungen. Zu den Hauptanwendungsbereichen der PNNZT-Materialien gehören auf Hochintensität gerichteter Ultraschall, Unterwasserakustik und medizinische Diagnostik. Das neue Material wird bereits unter der Artikelnummer Pz54 vermarktet.

Im Rahmen des PIRAMID-Projekts wurden auch die Möglichkeiten für die Entwicklung von Materialien mit geringem Bleigehalt bzw. bleifreien Materialien geprüft. Erreicht wird dies, indem Blei durch das weniger giftige Bismut ersetzt wird. So können umweltfreundlichere Strukturen als die konventionellen PZTs erzeugt werden. Somit ist das neue System der allgemeinen Form von BiMe-PT eine feste Lösung aus BiMeO3 und PbTiO3.

Die BiMe-PT-Strukturen wurden so entwickelt, dass die Grundstoffkosten minimal gehalten werden können, um kostengünstige Strukturen zu erzeugen. Diese weisen äußerst interessante Eigenschaften auf wie hohe piezoelektrische Koeffizienten, freie relative Permittivität und Dicke-Kopplungsfaktor.

Eine der BiMe-PT-Strukturen ist durch einen sehr hohen Curie-Punkt gekennzeichnet, der durch die Betriebstemperatur begrenzt wird, die einen einschränkenden Faktor für weitere Untersuchungen darstellt. Es wird jedoch erwartet, dass die zukünftige Arbeit mit Dotiermitteln dieses Hindernis aus dem Weg räumt und so ein neues Material hervorbringt, das die Lücke zwischen PZT und den Aurivillius-Verbindung (zweischichtige Oxide) schließt.

Dr. Erling Ringgaard | ctm
Weitere Informationen:
http://www.ferroperm-piezo.com

Weitere Berichte zu: BiMe-PT-Struktur PIRAMID-Projekt PZT Permittivität

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Geräteschutzschalter erfüllt NEC Class 2
19.05.2017 | PHOENIX CONTACT GmbH & Co.KG

nachricht Elektronikgehäuse für Anzeigeeinheiten
19.05.2017 | PHOENIX CONTACT GmbH & Co.KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochspannung für den Teilchenbeschleuniger der Zukunft

24.05.2017 | Physik Astronomie

3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind

24.05.2017 | Physik Astronomie

Optisches Messverfahren für Zellanalysen in Echtzeit - Ulmer Physiker auf der Messe "Sensor+Test"

24.05.2017 | Messenachrichten