Oxid-Keramik - Keramik: Wie ein alter Werkstoff hochmodern wird - page 105

Abb. 5.12 Temperaturabhängigkeit der Permittivitätszahl " r von BaTiO 3 . Es sind die
Verläufe für die a- und die c-Achse des Einkristalls - und der polykristallinen Kera-
mik - gezeigt. Bei Temperaturen unter 80 °C ist die monokline Kristallmodifikation
beständig, zwischen 80 bis 0 °C die orthorhombische, zwischen 0 bis 120 °C die
tetragonale und über 120 °C die kubische [ 5 , Bild 274]
von BaO TiO 2 -Einkristallen sowie der entsprechenden Keramikwerk-
stoffe von der Temperatur zeigt Abb. 5.12 .
Die Werkstoffe werden hauptsächlich als Kondensatorkeramiken ein-
gesetzt. Wie man aus Abb. 5.12 entnehmen kann, besteht ein Problem
in der Konstanz der Permittivität bei geringen Temperaturänderungen,
wie sie in der Praxis meist auftreten. Analoges gilt für Frequenzände-
rungen. Um eine möglichst hohe Permittivität bei geringer Temperatur-
und Frequenzabhängigkeit sowie hoher Curie-Temperatur zu erreichen,
werden Mischtitanate erzeugt. Statt der Bariumkationen werden solche
des Strontiums oder des Bleis eingesetzt. Anstelle des Titankations wird
beispielsweise partiell das ebenfalls vierwertige Zirkoniumkation in die
Elementarzellen eingebaut. Befindet sich Zr 4+ auf den Gitterplätzen des
Ti 4+ , entsteht bei einem Ersatz von 50mol-% parallel zur tetragonalen
eine rhomboedrische Kristallphase. Das führt zu einer weiteren Polari-
sation des Gitters. Man spricht von einer monotropen Phasengrenze. Es
entstehen piezoelektrische Keramiken, beispielsweise das Bleizirkonat-
titanat, sogenannten PZT-Keramiken. Sie weisen die chemische Zusam-
mensetzung PbO (0,5 Zr; 0,5 Ti) O 2 auf.