Energiegewinnung (Energy Harvesting) mit Viellagen-Piezoaktoren: Vergleichsstudie zwischen bleifreien und bleihaltigen Materialsystemen

Piezoelektrische Werkstoffe übertragen elektrische in mechanische Energie und anders herum. Ungenutzte Vibrationsenergie kann genutzt werden, um an schlecht zugänglichen Orten elektrische Energie zur Verfügung zu stellen. Dies ist für Implantate in der Medizintechnik sowie für den Maschinenbau interessant. In dem vorgeschlagenen Projekt sollen bleihaltige (alt bekannte) Piezoaktoren mit neuen bleifreien Materialsystemen verglichen werden. Dabei spielen insbesondere Ermüdungsmechanismen eine wichtige Rolle. Die Devices sowie die Materialien werden getestet. Die Materialsysteme sind bekannt, aber bezüglich ihrer Zuverlässigkeit noch nicht gut untersucht. Arbeitsplan AP 1: Herstellung der bleifreien Karamikpulver (UDE) Mithilfe der Solid-State-Reaction werden die bleifreien Keramiken hergestellt. Die kalzinierten Pulver werden zur Weiterverarbeitung im Schlicker nach Indien geschickt und dort zu Rakel-pasten weiterverarbeitet. AP 2: Tape-Casting (Rakeln) und Sintern der Dünnschicht-Vielschichtaktoren (NAL) AP 3: Elektromechanische Charakterisierung der Vielschichtbauteile (UDE) Die elektromechanische Prüfung erfolgt dann am fertigen Bauteil in Essen. Zum Vergleich werden auch einzelne keramische Scheibenproben untersucht, die in Essen selbst herge-stellt wurden. Die Tests beinhalten Messung des piezoelektrischen Koeffizienten vor der zyk-lischen Belastung, sowie Messung der dielektrischen Antwort des Bauteils. AP 4: Ermüdung und erneute elektromechanische Charakterisierung (UDE/NAL)