Polungsstrategien und Eigenschaftsoptimierung für integrierte piezoelektrische Keramiken:
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Stuttgart
Fraunhofer Verlag
2020
|
| Schriftenreihe: | Schriftenreihe Kompetenzen in Keramik
57 |
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| Beschreibung: | VII, 113 Seiten Illustrationen, Diagramme |
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|---|---|
| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
KURZZEICHEN-
UND
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS
VI
1
EINLEITUNG
1
1.1
MOTIVATION
..............................................................................................................
1
1.2
ZIEL
DER
ARBEIT
........................................................................................................
1
1.3
GLIEDERUNG
DER
ARBEIT
............................................................................................
2
2
GRUNDLAGEN
UND
STAND
DER
TECHNIK
3
2.1
PZT-KERAMIKEN
........................................................................................................
3
2.1.1
ELEMENTARZELLE
UND
PHASEN
......................................................................
3
2.1.2
FERRO-,
PYRO-
UND
PIEZOELEKTRISCHE
EIGENSCHAFTEN
DER
ELEMENTARZELLE
.
.
4
2.1.3
DOMAENEN
UND
POLYKRISTALLINER
AUFBAU
VON
FERROELEKTRISCHEN
KERAMIKEN
5
2.1.4
FERROELEKTRISCHES
VERHALTEN
......................................................................
5
2.1.5
EINFLUESSE
AUF
DEN
POLARISATIONSZUSTAND
....................................................
8
2.1.6
CHEMISCHE
MODIFIZIERUNG
DES
SYSTEMS
PZT
UND
ABGELEITETE
MATERIAL
KLASSEN
..............................................................................................
8
2.1.7
CHARAKTERISIERUNG
.....................................................................................
9
2.2
DIFFRAKTOMETRIE
........................................................................................................
11
2.3
PRODUKTIONSPROZESSE
ZUR
HERSTELLUNG
VON
BAUTEILEN
MIT
INTEGRIERTEN
WANDLERN
17
2.3.1
PIEZOELEKTRISCHE
KOMPONENTEN
................................................................
17
2.3.2
PIEZOELEKTRISCHE
KOMPOSITE
.....................................................................
17
2.3.3
HERSTELLUNG
VON
AKTIVEN,
FASERVERSTAERKTEN
THERMOPLASTBAUTEILEN
....
20
2.3.4
HERSTELLUNG
VON
AKTIVEN,
FASERVERSTAERKTEN
POLYURETHANBAUTEILEN
....
21
3
METHODEN
UND
MESSVERFAHREN
24
3.1
VERWENDETE
FERROELEKTRISCHE
AUSGANGSWERKSTOFFE
............................................
24
3.2
HERSTELLUNG
VON
POLYMER-PZT-KOMPOSITEN
.....................................................
26
3.3
POLUNG
UND
CHARAKTERISIERUNG
DER
WERKSTOFFEIGENSCHAFTEN
.....................
28
3.3.1
GROSSSIGNALUNTERSUCHUNGEN
UND
POLUNG
..........................................
28
3.3.2
KLEINSIGNALUNTERSUCHUNGEN
...............................................................
33
3.3.3
UNTERSUCHUNGEN
MITTELS
NEUTRONENDIFFRAKTOMETRIE
........................
35
4
POLUNGSSTRATEGIEN
UND
EIGENSCHAFTSOPTIMIERUNG
INTEGRIERTER
PIEZOELEKTRISCHER
KERAMIKEN
38
4.1
VERHALTEN
VON
WEICH-PZT-KERAMIKEN
UNTER
THERMISCHEN
UND
ELEKTRISCHEN
LASTEN
39
4.1.1
PARAMETERFELD
E-T
FUER
WEICH-PZT-KERAMIKEN
...................................
39
4.1.2
ANWENDUNGSBEISPIEL
THERMOPLASTKOMPATIBLES
PIEZOELEKTRISCHES
MODUL
.
43
4.1.3
ZUSAMMENFASSUNG
........................
45
IV
4.2
VERHALTEN
VON
HART-PZT-KERAMIK
UNTER
THERMISCHEN
UND
ELEKTRISCHEN
LASTEN
45
4.2.1
GROSSSIGNALVERHALTEN
VON
GEPOLTEM
HART-PZT
BEI
ERHOEHTER
TEMPERATUR
46
4.2.2
POLUNG
MIT
UNTERSCHIEDLICHEN
TEMPERATURPFADEN
...................................
46
4.2.3
BETRIEBSVERHALTEN
VON
GEPOLTER
HART-PZT-KERAMIK
...............................
48
4.2.4
NEUTRONENDIFFRAKTOMETRIEUNTERSUCHUNGEN
.................................................
51
4.2.5
PERMITTIVITAET
WAEHREND
DER
POLUNG
..........................................................
64
4.2.6
ZUSAMMENFASSUNG
......................................................................................
67
4.3
EINFLUSS
VON
INTEGRATIONSSCHRITTEN
AUF
DEN
POLUNGSZUSTAND
...............................
68
4.3.1
CHARAKTERISIERUNG
DER
INTEGRIERTEN
KOMPOSITE
........................................
70
4.3.2
ZUSAMMENFASSUNG
......................................................................................
71
4.4
POLUNG
VON
0-3-KOMPOSITEN
...................................................................................
71
4.4.1
ANALYSE
DES
KOMPOSIT-WERKSTOFFS
.............................................................
72
4.4.2
MODELLIERUNG
DER
POLUNGSSTRATEGIEN
..........................................................
75
4.4.3
EXPERIMENTELLE
VERIFIKATION
DER
KOMPOSITPOLUNGSTRATEGIE
..................
81
4.4.4
ZUSAMMENFASSUNG
......................................................................................
84
5
ZUSAMMENFASSUNG
86
5.1
ERGEBNISSE
.................................................................................................................
86
5.2
ERKENNTNISSE
.......................................................................
88
5.3
AUSBLICK
....................................................................................................................
88
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
89
TABELLENVERZEICHNIS
94
LITERATURVERZEICHNIS
95
A
ANHANG
104
A.L
BERECHNUNG
DER
KOPPLUNGSFAKTOREN
........................................................................
104
A.2
BERECHNUNG
DER
STREUUNGSWINKEL
IM
DIFFRAKTOGRAMM
........................................
105
A.3
BESTIMMUNG
DES
TEMPERATURKOEFFIZIENTEN
FUER
DEN
MESSAUFBAU
ZUR
LANGZEIT-
WEGMESSUNG
.............................................................................................................
107
A.4
VERIFIKATION
DES
MESSAUFBAUS
ZUR
BESTIMMUNG
DER
POLUNGSPERMITTIVITAET
.
.
.
108
A.5
BESTIMMUNG
DER
ALTERUNGSRATE
..............................................................................
108
A.6
VERIFIKATION
DES
MESSAUFBAUS
ZUR
BESTIMMUNG
DER
EFFEKTIVEN
PIEZOELEKTRISCHEN
LADUNGSKONSTANTE
.....................................................................................................
109
A.7
GROSSSIGNALVERHALTEN
VON
UNGEPOLTEM
UND
VORGEPOLTEM
PIC181
........................
110
A.8
ARBEITSDIAGRAMM
ZUR
POLUNG
VON
SP53-POLYMER
KOMPOSITEN
...........................
113
V
|
| adam_txt |
INHALTSVERZEICHNIS
KURZZEICHEN-
UND
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS
VI
1
EINLEITUNG
1
1.1
MOTIVATION
.
1
1.2
ZIEL
DER
ARBEIT
.
1
1.3
GLIEDERUNG
DER
ARBEIT
.
2
2
GRUNDLAGEN
UND
STAND
DER
TECHNIK
3
2.1
PZT-KERAMIKEN
.
3
2.1.1
ELEMENTARZELLE
UND
PHASEN
.
3
2.1.2
FERRO-,
PYRO-
UND
PIEZOELEKTRISCHE
EIGENSCHAFTEN
DER
ELEMENTARZELLE
.
.
4
2.1.3
DOMAENEN
UND
POLYKRISTALLINER
AUFBAU
VON
FERROELEKTRISCHEN
KERAMIKEN
5
2.1.4
FERROELEKTRISCHES
VERHALTEN
.
5
2.1.5
EINFLUESSE
AUF
DEN
POLARISATIONSZUSTAND
.
8
2.1.6
CHEMISCHE
MODIFIZIERUNG
DES
SYSTEMS
PZT
UND
ABGELEITETE
MATERIAL
KLASSEN
.
8
2.1.7
CHARAKTERISIERUNG
.
9
2.2
DIFFRAKTOMETRIE
.
11
2.3
PRODUKTIONSPROZESSE
ZUR
HERSTELLUNG
VON
BAUTEILEN
MIT
INTEGRIERTEN
WANDLERN
17
2.3.1
PIEZOELEKTRISCHE
KOMPONENTEN
.
17
2.3.2
PIEZOELEKTRISCHE
KOMPOSITE
.
17
2.3.3
HERSTELLUNG
VON
AKTIVEN,
FASERVERSTAERKTEN
THERMOPLASTBAUTEILEN
.
20
2.3.4
HERSTELLUNG
VON
AKTIVEN,
FASERVERSTAERKTEN
POLYURETHANBAUTEILEN
.
21
3
METHODEN
UND
MESSVERFAHREN
24
3.1
VERWENDETE
FERROELEKTRISCHE
AUSGANGSWERKSTOFFE
.
24
3.2
HERSTELLUNG
VON
POLYMER-PZT-KOMPOSITEN
.
26
3.3
POLUNG
UND
CHARAKTERISIERUNG
DER
WERKSTOFFEIGENSCHAFTEN
.
28
3.3.1
GROSSSIGNALUNTERSUCHUNGEN
UND
POLUNG
.
28
3.3.2
KLEINSIGNALUNTERSUCHUNGEN
.
33
3.3.3
UNTERSUCHUNGEN
MITTELS
NEUTRONENDIFFRAKTOMETRIE
.
35
4
POLUNGSSTRATEGIEN
UND
EIGENSCHAFTSOPTIMIERUNG
INTEGRIERTER
PIEZOELEKTRISCHER
KERAMIKEN
38
4.1
VERHALTEN
VON
WEICH-PZT-KERAMIKEN
UNTER
THERMISCHEN
UND
ELEKTRISCHEN
LASTEN
39
4.1.1
PARAMETERFELD
E-T
FUER
WEICH-PZT-KERAMIKEN
.
39
4.1.2
ANWENDUNGSBEISPIEL
THERMOPLASTKOMPATIBLES
PIEZOELEKTRISCHES
MODUL
.
43
4.1.3
ZUSAMMENFASSUNG
.
45
IV
4.2
VERHALTEN
VON
HART-PZT-KERAMIK
UNTER
THERMISCHEN
UND
ELEKTRISCHEN
LASTEN
45
4.2.1
GROSSSIGNALVERHALTEN
VON
GEPOLTEM
HART-PZT
BEI
ERHOEHTER
TEMPERATUR
46
4.2.2
POLUNG
MIT
UNTERSCHIEDLICHEN
TEMPERATURPFADEN
.
46
4.2.3
BETRIEBSVERHALTEN
VON
GEPOLTER
HART-PZT-KERAMIK
.
48
4.2.4
NEUTRONENDIFFRAKTOMETRIEUNTERSUCHUNGEN
.
51
4.2.5
PERMITTIVITAET
WAEHREND
DER
POLUNG
.
64
4.2.6
ZUSAMMENFASSUNG
.
67
4.3
EINFLUSS
VON
INTEGRATIONSSCHRITTEN
AUF
DEN
POLUNGSZUSTAND
.
68
4.3.1
CHARAKTERISIERUNG
DER
INTEGRIERTEN
KOMPOSITE
.
70
4.3.2
ZUSAMMENFASSUNG
.
71
4.4
POLUNG
VON
0-3-KOMPOSITEN
.
71
4.4.1
ANALYSE
DES
KOMPOSIT-WERKSTOFFS
.
72
4.4.2
MODELLIERUNG
DER
POLUNGSSTRATEGIEN
.
75
4.4.3
EXPERIMENTELLE
VERIFIKATION
DER
KOMPOSITPOLUNGSTRATEGIE
.
81
4.4.4
ZUSAMMENFASSUNG
.
84
5
ZUSAMMENFASSUNG
86
5.1
ERGEBNISSE
.
86
5.2
ERKENNTNISSE
.
88
5.3
AUSBLICK
.
88
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
89
TABELLENVERZEICHNIS
94
LITERATURVERZEICHNIS
95
A
ANHANG
104
A.L
BERECHNUNG
DER
KOPPLUNGSFAKTOREN
.
104
A.2
BERECHNUNG
DER
STREUUNGSWINKEL
IM
DIFFRAKTOGRAMM
.
105
A.3
BESTIMMUNG
DES
TEMPERATURKOEFFIZIENTEN
FUER
DEN
MESSAUFBAU
ZUR
LANGZEIT-
WEGMESSUNG
.
107
A.4
VERIFIKATION
DES
MESSAUFBAUS
ZUR
BESTIMMUNG
DER
POLUNGSPERMITTIVITAET
.
.
.
108
A.5
BESTIMMUNG
DER
ALTERUNGSRATE
.
108
A.6
VERIFIKATION
DES
MESSAUFBAUS
ZUR
BESTIMMUNG
DER
EFFEKTIVEN
PIEZOELEKTRISCHEN
LADUNGSKONSTANTE
.
109
A.7
GROSSSIGNALVERHALTEN
VON
UNGEPOLTEM
UND
VORGEPOLTEM
PIC181
.
110
A.8
ARBEITSDIAGRAMM
ZUR
POLUNG
VON
SP53-POLYMER
KOMPOSITEN
.
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