Zweidimensionale Leitungsmechanismen in ferroelektrischen Nanogeneratorstrukturen, simuliert mittels Phasenfeldmethode

Dieses Projekt zielt darauf ab, Nanogeneratorstrukturen numerisch umzusetzen, wobei eine Umwandlung von mechanischer Deformation in elektrische Energie anhand eines ferroelektrischen Materials erfolgen soll. Die atomare Besonderheit des Ferroelektrikums ist deren tetragonale Einheitszelle bei Raumtemperatur, wobei sich eine Polarisation ausprägt. Anhand der Energieumwandlung ist eine Kopplung zwischen mechanischen Kenngrößen und jenen aus der Elektrostatik nötig. Mithilfe der Kopplung können gegenseitige Auswirkungen und Beeinträchtigungen erforscht werden. Das numerische Modell baut auf der freien Helmholtzenergie auf. Es werden für die elektrostatischen Größen zusätzliche Freiheitsgrade eingeführt, so kann schlussendlich mittels Phasenfeldmethode ein phänomenologisches Materialmodell umgesetzt werden. Da anhand von Unreinheiten des Ferroelektrikums, welche bereits im Herstellungsprozess entstehen können, immer wieder Leistungsabfälle zu befürchten sind, werden in diesem Projekt verschiedene Leitungsmechanismen untersucht. Ziel ist es für einen Generatorentwurf eine mechanische und elektrische Grenzlast anhand von Annahmen anzugeben.

Ansprechpartnerin
Franziska Wöhler