Pyroelektrizität in heterogenen, geladenen Polymerelektreten

Forschungsprojekt P 14358Pyroelektrizität in heterogenen, geladenen PolymerelektretenSiegfried BAUER09.10.2000 Piezo- und Pyroelekrizität stellen die Grundlage für vielfältige Anwendungen in Sensoren und Aktoren dar. Die am meisten genutzten piezo- und pyroelektrischen Materialien beruhen auf ferroelektrischen Keramiken, wie Bleizirkonattitanat (PZT) oder Einkristallen, wie Lithiumtantalat (LiTaO3 ).Piezoelektrika mit geringer Dichte, d.h. mit einer an Wasser angepaßten akustischen Impedanz oder thermisch isolierende Pyroelektrika für Wärmebildsysteme werden für kostengünstige Massenanwendungen benötigt. Die Entwicklung neuartiger piezo- und pyroelektrischer Materialien ist daher derzeit weltweit ein interessantes Forschungsgebiet. Die Basis für piezo- und pyroelektrische Materialien ist sehr breit: Piezo- und Pyroelektrizität wird in polaren Gläsern und geladenen, heterogenen Elektreten beobachtet. In jüngster Zeit wurden geladene mikroporösen Polypropylenelektreten sowie geladene Hybridsystemen aus "weichen" und "harten" Fluorpolymerelektreten als vielversprechende, Piezoel.ektrika entdeckt, mit herausragenden piezoelektrischen Koeffizienten d33 bis zu 600pC/N. Über die Ladungsspeicherung, die internen elektrischen Felder sowie über die milaoskopischen Ursachen der Piezo- und Pyroelektrizität ist in dieser neuen Masse elektroaktiver Materialien. wenig bekannt. Das Ziel des vorliegenden Projektes ist die Bestimmung der Ladungs- und elektrischen Feldverteilung, die Messung der piezo- und pyroelektrischen Koeffizienten sowie deren thermische und zeitliche Stabilität, und die Optimierung des Polungsprozesses in geladenen, elektroaktiven Elektreten unter Verwendung der Wärmepulstechnik. Während akustische Meßtechniken wegen der starken akustischen Dämpfung wenig für diese Fragestellungen geeignet sind, ist die Wärmepulstechnik hierfür ideal geeignet, da Wärmediffusion auch in porösen Materialien auftritt. Das Projekt ist eine unmittelbare Fortsetzung des FWF Projektes P12898NAW und beruht auf den im Vorprojekt entwickelten Meßtechniken. Es ist eine natürliche Erweiterung des Vorprojektes, da. es die Wichtigkeit der temperaturabhängigen Wärmepulstechnik mit und ohne elektrische Vorspannung zur Untersuchung dielektrischer Materialien unterstreicht. Es wird erwartet, daß die Ergebnisse des Folgeprojektes in der Optimierung der Polung und damit in der Verbesserung der Präparation innovativer "weicher" Piezo- und Pyroelektrika weiterhelfen, mit einem großen Potenzial für Anwendungen in Sensoren und Aktoren. Für die Grundlagenforschung werden neue Einsichten im Verständnis der mikroskopischen Ursachen für Piezo- und Pyroelektrizität in dieser neuen Masse elektroaktiver Materialien erwartet.