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 So fließt Energie im Nanobereich
18.10.2019 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht Neu entdeckte Materialeigenschaft verspricht Innovationsschub in der Mikroelektronik
17.10.2019 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

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: Die schnellste Ameise der Welt - Wüstenflitzer haben kurze Beine, aber eine perfekte Koordination

Silberameisen gelten als schnellste Ameisen der Welt - obwohl ihre Beine verhältnismäßig kurz sind. Daher haben Forschende der Universität Ulm den besonderen Laufstil dieses "Wüstenflitzers" auf einer Ameisen-Rennstrecke ergründet. Veröffentlicht wurde diese Entdeckung jüngst im „Journal of Experimental Biology“.

Sie geht auf Nahrungssuche, wenn andere Siesta halten: Die saharische Silberameise macht vor allem in der Mittagshitze der Sahara und in den Wüsten der...

Im Focus: Fraunhofer FHR zeigt kontaktlose, zerstörungsfreie Qualitätskontrolle von Kunststoffprodukten auf der K 2019

Auf der K 2019, der Weltleitmesse für die Kunststoff- und Kautschukindustrie vom 16.-23. Oktober in Düsseldorf, demonstriert das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR das breite Anwendungsspektrum des von ihm entwickelten Millimeterwellen-Scanners SAMMI® im Kunststoffbereich. Im Rahmen des Messeauftritts führen die Wissenschaftler die vielseitigen Möglichkeiten der Millimeterwellentechnologie zur kontaktlosen, zerstörungsfreien Prüfung von Kunststoffprodukten vor.

Millimeterwellen sind in der Lage, nicht leitende, sogenannte dielektrische Materialien zu durchdringen. Damit eigen sie sich in besonderem Maße zum Einsatz in...

Im Focus: Solving the mystery of quantum light in thin layers

A very special kind of light is emitted by tungsten diselenide layers. The reason for this has been unclear. Now an explanation has been found at TU Wien (Vienna)

It is an exotic phenomenon that nobody was able to explain for years: when energy is supplied to a thin layer of the material tungsten diselenide, it begins to...

Im Focus: Rätsel gelöst: Das Quantenleuchten dünner Schichten

Eine ganz spezielle Art von Licht wird von Wolfram-Diselenid-Schichten ausgesandt. Warum das so ist, war bisher unklar. An der TU Wien wurde nun eine Erklärung gefunden.

Es ist ein merkwürdiges Phänomen, das jahrelang niemand erklären konnte: Wenn man einer dünnen Schicht des Materials Wolfram-Diselenid Energie zuführt, dann...

Im Focus: Wie sich Reibung bei topologischen Isolatoren kontrollieren lässt

Topologische Isolatoren sind neuartige Materialien, die elektrischen Strom an der Oberfläche leiten, sich im Innern aber wie Isolatoren verhalten. Wie sie auf Reibung reagieren, haben Physiker der Universität Basel und der Technischen Universität Istanbul nun erstmals untersucht. Ihr Experiment zeigt, dass die durch Reibung erzeugt Wärme deutlich geringer ausfällt als in herkömmlichen Materialien. Dafür verantwortlich ist ein neuartiger Quantenmechanismus, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift «Nature Materials».

Dank ihren einzigartigen elektrischen Eigenschaften versprechen topologische Isolatoren zahlreiche Neuerungen in der Elektronik- und Computerindustrie, aber...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

VR-/AR-Technologien aus der Nische holen

18.10.2019 | Veranstaltungen

Ein Marktplatz zur digitalen Transformation

18.10.2019 | Veranstaltungen

Wenn der Mensch auf Künstliche Intelligenz trifft

17.10.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Insekten teilen den gleichen Signalweg zur dreidimensionalen Entwicklung ihres Körpers

18.10.2019 | Biowissenschaften Chemie

Volle Wertschöpfungskette in der Mikrosystemtechnik – vom Chip bis zum Prototyp

18.10.2019 | Physik Astronomie

Innovative Datenanalyse von Fraunhofer Austria

18.10.2019 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics