Piezoelektrische Hochtemperatur-Materialien

© Fraunhofer ISC

Wandlerelement in Glaslot eingebettet.

Einige kristallin aufgebaute Materialien zeigen aufgrund ihrer speziellen Kristallstruktur einen piezoelektrischen Effekt, der technisch für die Wandlung von mechanischen in elektrische Signale, und umgekehrt, genutzt werden kann:

Wirkprinzip:

  • Eine Ladungsverschiebung von Dipolmomenten in der Kristallstruktur eines piezoelektrischen Materials durch eine äußere Deformation (Luftdruckschwankungen, Oberflächenwellen, Körperschall) wird  zur Signalaufnahme hochfrequenter Schwingungen genutzt.
  • Durch ein angelegtes elektrisches Wechselfeld wird eine Ausdehnung des Piezomaterials
    erzeugt, wodurch Schallwellen erzeugt werden können.

Neben klassischen technisch genutzten Piezoelektrika wie PZT (Blei-Zirkonat-Titanat), die nur in niedrigen Temperaturbereichen eingesetzt werden können, arbeitet CeSMa auch mit hochtemperaturbeständigen Piezoelektrika, beispielsweise zur Riss- oder Korrosionsdetektion an heißen, stark belasteten Bauteilen oder zur ultraschnellen (im ms-Bereich) Temperaturmessung von Gasen.  Zur Anwendung im Hochtemperaturbereich (bis 600°C) werden Einkristalle (Langasite) als aktives Element genutzt. Die Ankopplung an den Prüfkörper erfolgt durch speziell abgestimmte Glaslote, eine Expertise des Fraunhofer ISC.


Kompetenzen:

  • umfassendes Verständnis der Vorgänge in Bauteilen bei hohen Temperaturen
  • Fachkompetenz bei der Entwicklung von Glasloten für die Aufbau und Verbindungstechnik
  • fundierte Kenntnisse zu Ultraschallwandlern und deren Messtechnik

 

Angebot:

  • Entwicklung von speziell an den Anwendungsfall angepasster Wandlersysteme
  • Entwicklung von Korrosionsschutzbeschichtungen für Hochtemperaturanwendungen
  • Durchführung von Messungen zur Schadensdetektion an heiß gehenden Bauteilen, auch in Betriebsanlagen
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Wandlerelement eingebettet in Glaslot auf einem Stahlrohr.

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Anordnung der piezoelektrischen Hochtemperatur-Ultraschallwandler auf einem Bauteil.

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Aufbau der Hochtemperatur-Ultraschallwandler.