ESEM- Bild eines Pulvers BTS-0.05
Korngrößenanalyse des Pulvers BTS-0.05

Forschung » Oxidische Nanostrukturen (ON)
∴ ON1 » Nanoskalige Mischkristallpulver

Herstellung, Charakterisierung und Anwendung nanoskaliger Mischkristallpulver des Typs Ba(Ti,Sn)O3

Projektleiter

Zusammenfassung

Keramiken auf der stofflichen Basis von BaTiO3 sind vielgenutzte Funktionskeramiken mit einem breiten Anwendungsfeld in der Hochtechnologie. Ihre Eigenschaften können in vielfältiger Weise durch chemische Modifizierung "maßgeschneidert" werden. So zeigen feste Lösungen des Typs Ba(Ti,Sn)O3 interessante dielektrische und elektromechanische Eigenschaften. Wie orientierende Vorarbeiten zeigen, können die Eigenschaften zusätzlich durch ein Downscaling der Keramikausgangspulver in den nm-Bereich dramatisch verändert/verbessert werden. Zur Darstellung und Weiterverarbeitung solcher Pulver müssen die klassischen Pfade verlassen werden. Die Herstellung dichter nanokristalliner Keramiken stellt eine schwierige und komplexe Aufgabe dar. Zudem erfordert der anhaltende Trend zur Miniaturisierung von Bauelementen die Beherrschung von Herstellung und Handhabung feinster Pulver. Dies gilt in gleicher Weise für die Dünnschichttechnik.

Im Rahmen des Projektes sollen mischkristalline Ba(Ti1-xSnx)O3-Pulver (BTS-x) sowie Ba(Ti1-xGex)O3-Pulver (BTG-x) mit x = 0-0.15 mit mittleren Korngrößen <  200 nm nach einer Sol-Gel- und nach einer Solvothermal-Methode bzw. auch nach einer Komplex-Precursor-Methode (im Falle des Germaniums) hergestellt, charakterisiert und zur Darstellung entsprechender Keramiken verwendet werden. Das "Zudotieren" von Ge soll die Sintertemperaturen beträchtlich erniedrigen und somit das Kornwachstum besonders im finalen Sinterstadium reduzieren ( (R) nanoskalige Gefügestruktur). Zum Sintern soll neben der klassischen Widerstandsheizung alternativ ein Monomode-Mikrowellenofen zum Einsatz kommen ('rapid sintering'). Die damit zu erzielenden hohen Aufheizraten (bis 100 K/min.) stellen ein weiteres effektives Werkzeug zur Konstruktion nanoskaliger Keramikgefüge dar. Vorgesehen ist der Vergleich der dielektrischen und elektromechanischen Eigenschaften der Keramiken nach der Korngröße und dem Herstellungsverfahren. Mit Blick auf eine zielgerichtete Anwendung sollen erste Untersuchungen zur Eignung als bleifreie Aktuatoren durchgeführt werden.

Mitarbeiter


 

(letzte Änderung: 23.02.2021, 08:27 Uhr)