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Projektübersicht

Micro Energy Harvesting, Teilprojekt B.6: "Funktionskeramiken für schichtförmige Wandlersysteme"

Projektbeschreibung

Keramiken mit Perowskitstruktur sind in Form von PZT (Pb(Zr1-x Tix)O3, x≈0,5) für die elektromechanische Energiewandlung bei EH-Anwendungen (Projekt A.4) von großer Bedeutung. Bei der Herstellung von Multilagen-Biegewandlern auf PZT-Basis (Fig. 1) bestehen bisher jedoch folgende Schwierigkeiten. Zum einen ist das Verbinden einzelner metallisierter PZT-Lagen auf eine adhäsive Befestigung beschränkt, die den elektrischen Kontakt zwischen den Elektroden beeinträchtigt, und zum anderen lassen sich die inneren Elektroden eines mehrlagigen Biegeaktors nur über die Elektrodenränder kontaktieren. Ziel dieser Forschungsarbeit ist die Verfahrensentwicklung zur Herstellung von Vibrationsbiegewandlern aus PZT-Dickschicht-folien (50-200 µm), deren Materialkomposition die Sinterung der Grünfolie zusammen mit der Metallisierung (Au) erlaubt. Auf diese Weise kann eine gleichzeitige Sinterung mehrerer gestapelter und bereits metallisierter PZT-Folien mit definierter Geometrie und direkter Kontaktierung der inneren Elektroden sichergestellt werden. Das erleichtert nicht nur die Integration piezoelektrischer Wandler, sondern verbessert auch ihre Leistungsfähigkeit. Dazu ist es notwendig, die Sintertemperatur zu reduzieren, um Reaktionen zwischen der Keramik und dem Metall zu unterbinden. Die dazu notwendige Gefügesteuerung erfolgt mittels optimierter Partikelgrößenverteilung und Additivkontrolle über ein pulvertechnologisches Verfahren. Der Formgebungsprozess findet unter Berücksichtigung der komplexen Gießschlicker-Rheologie in einer Foliengießanlage statt. Die Herausforderung liegt hierbei in der Korrelation der verschiedenen Prozess- und Materialparameter, die sowohl die spezifischen Eigenschaften der Folie , als auch die des Endproduktes bestimmen, und deren Parameterraum groß ist.

Laufzeit

01.11.2011 bis 31.01.2015

Projektleitung

Prof. P. Woias für das Graduiertenkolleg "Micro Energy Harveting"

Ansprechpartner/in

Medesi A,, Hanemann T
Telefon:0761-203-7555

Kooperationspartner

Partner im Graduiertenkolleg "Micro Energy Harvesting" am IMTEK

Finanzierung

Deutsche Forschungsgemeinschaft
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