KNN-based piezoelectric materials: characterization and engineering approaches
| Promotie: | B. Carreno Jimenez |
| Wanneer: | 09 september 2025 |
| Aanvang: | 16:15 |
| Promotors: | M.I. (Mónica Isela) Acuautla Meneses, Prof, prof. dr. ir. J.M.A. (Jacquelien) Scherpen, prof. dr. R. López Juárez |
| Waar: | Academiegebouw RUG / Studenten Informatie & Administratie |
| Faculteit: | Science and Engineering |
Alternatieve piëzo-elektrische materialen
Piëzo-elektrische materialen staan bekend om hun vermogen om mechanische energie om te zetten in elektrische energie en omgekeerd, wat ze onmisbaar maakt in uiteenlopende toepassingen. Voorbeelden hiervan zijn ultrasone apparaten, micro- en nanopositioneringssystemen, en het leveren van kleinschalige energie aan elektronische apparaten zoals sensoren. Een opvallende groep materialen, keramische oxiden op basis van (K,Na)NbO3, heeft veel aandacht gekregen, ondanks aanhoudende uitdagingen bij het verbeteren van hun prestaties.
In haar proefschrift stelt Brenda Carreno Jimenez (K,Na,Li)(Nb,Sr)O3-keramieken, gedoteerd met BaZrO3 en (Ba,Ca)ZrO3, voor als alternatief om de piëzo-elektrische en ferro-elektrische eigenschappen van ongemodificeerde (K,Na)NbO3-keramiek te verbeteren. Centraal in dit onderzoek stond de karakterisering van deze materialen, met de nadruk op piëzo-elektrische coëfficiënten die cruciaal zijn voor eindige-elementenanalyse om hun geschiktheid als sensor of energie-oogster te beoordelen.
Carreno Jimenez onderzocht experimenteel drie technische toepassingen: als sensoren, waarbij verschillende mechanische belastingen werden toegepast om de spanningsoutput en reproduceerbaarheid te evalueren; als actuatoren, waarbij de ferro-elektrische eigenschappen en vervorming onder een elektrisch veld werden geanalyseerd, inclusief vermoeiingsgedrag na duizenden cycli; en als energie-oogsters, waarbij trillingen werden benut met ondersteuning van een cantilever.
Daarnaast vervaardigde en karakteriseerde Carreno Jimenez (K,Na,Li)(Nb,Sr)O3-dunne films, gedoteerd met (Ba,Ca)ZrO3, als reactie op de groeiende behoefte aan miniaturisatie van elektronische componenten. Eerste resultaten tonen veelbelovende piëzo-elektrische en ferro-elektrische eigenschappen op microschaal, wat het potentieel van deze samenstellingen onderstreept via geoptimaliseerde fabricageprocessen en grondige materiaalanalyse.
Dit onderzoek biedt waardevolle inzichten in het gebruik van dopanten, het ontwerp van fabricageprocessen en technologische strategieën voor piëzo-elektrische en ferro-elektrische oxiden, met het oog op toekomstige toepassingen in elektronische miniaturisatie en daarbuiten.
Lees meer: Lopend energie oogsten
Brenda Carreno Jimenez voerde haar onderzoek uit bij het Engineering and Technology institute Groningen (ENTEG), afdeling Discrete Technologie en Productie Automatisering, met financiering van Mexico CONACYT. Ze vervolgt haar loopbaan als postdoc bij het Institut des Sciences Chimiques de Rennes.