Verwendung von Keramiken bei extrem empfindlichen Sensoren
Hochtemperatursensoren können unter sehr hohen Temperaturen und unter extremen Bedingungen funktionieren, wodurch sie im Bereich der Luft- und Raumfahrt, in industriellen Verfahren, in der Fahrzeugindustrie und bei der Energieerzeugung äußerst nützlich sind. Spezielle Materialien, sogenannte Aurivillius-Phasen-Keramiken, spielen bei der Herstellung dieser Sensoren eine sehr wichtige Rolle. Werden diese auf eine bestimmte Temperatur erwärmt (bis zum sogenannten Curie-Punkt), dann ändern sich ihre Eigenschaften in der Art, dass sie Sensormessungen verbessern. Das EU-finanzierte HITS-Projekt ("High Temperature Sensors") führte Untersuchungen zu Aurivillius-Phasen-Keramiken durch, um ihre Eignung bei der Entwicklung von Hochtemperatursensoren zu untersuchen. Die Wissenschaftler untersuchten, wie effiziente piezoelektrische Sensoren hergestellt werden können, d. h. Sensoren, welche Beschleunigungen, Kräfte, Drücke und Dehnungen messen können. Das Projektteam erforschte verschiedene Charakteristika der neuen Keramiken, beispielsweise ihre elektrische Leitfähigkeit, den Curie-Punkt, den Magnetismus und weitere Eigenschaften. Während des HITS-Projekts fanden auch Arbeiten zur Herstellung der Mikrostrukturen dieser Sensoren unter Anwendung einer Technik namens Spark Plasma Sintering (SPS) statt. Bei dieser Technik wird die Keramik unter hohem Druck rasch mit bis zu 500 °C pro Minute aufgeheizt, dies erfordert äußerst moderne Anlagen. Die so gewonnene Keramik weist die gewünschten piezoelektrischen Eigenschaften auf, die für die hochgenauen Sensoreigenschaften erforderlich sind. Das HITS-Projekt dokumentierte mehrere neue Beobachtungen und konnte bezüglich der Aurivillius-Phasen-Keramiken wichtige Schlüsse ziehen, insbesondere im Hinblick auf ihre ferroelektrischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen. Diese Informationen werden schon bald bei der Herstellung besserer Sensoren hilfreich sein, welche die Überwachungsmöglichkeiten verbessern und die Sicherheit erhöhen sowie dem Energiebedarf verschiedener Industriesektoren entsprechen.
