Eine Probenumgebung für präzise interferometrische Messungen der piezoelektrischen Verformung bei hohen Temperaturen

In ferroelektrischen Materialien führt die Kopplung zwischen den thermischen, elektrischen und mechanischen Eigenschaften zum piezoelektrischen, pyroelektrischen und elektrokalorischen Effekt und zur thermischen Ausdehnung. Durch diese multifunktionelle Kopplung finden solche Materialien zahlreiche technologische Anwendungen als Aktuatoren, Sensoren, Energy-Harvesting-Elemente oder Festkörper-Kühler. Um die Effizienz und Zuverlässigkeit weiter zu verbessern, werden Materialien entwickelt, die bei erhöhten Temperaturen von bis zu 1000 °C eingesetzt werden können. Die zuverlässige akkurate und rückführbare Messung der elektro-thermo-mechanischen Kopplung ist dafür essentiell. In einer Kooperation europäischer Metrologie-Institute soll die Infrastruktur zur Untersuchung dieser Kopplung entwickelt werden. Die PTB charakterisiert dazu die piezoelektrische Verformung aufgrund thermoelastischer und elektromechanischer Kopplung mittels Präzisionsinterferometrie in einem Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 200 °C. Um das vorhandene Interferometer dahingehend zu erweitern, wird eine Probenumgebung entwickelt, die sowohl Erhitzen der Probe als auch Anlegen von Hochspannung ermöglicht.