Dr. Ralf Steinhausen
Tätigkeit
Schwerpunkte meiner wissenschaftlichen Arbeit sind einerseits experimentelle Untersuchungen (Messungen elektromechanischer und ferroelektrischer Eigenschaften), andererseits die Modellierung der untersuchten Materialien mit Hilfe von FEM (ANSYS). Seit 1997 habe ich das Labor "Mikrodehnungsmessung" in der Arbeitsgruppe Physik Ferroischer Materialien mit aufgebaut.
In meiner Lehrtätigkeit habe ich umfangreiche Erfahrungen als Assistent im Grundpraktikum für Physiker und Nebenfächler sowie im Elektronikpraktikum für Physiker sammeln können. Darüber hinaus führe ich bereits seit mehreren Jahren das Seminar Experimentalphysik im Grundstudium für Physiker und Nebenfächler durch.
Im Rahmen des Forschungspraktikums biete ich die Möglichkeit, sich mit den Grundlagen piezoelektrischer Keramiken vertraut zu machen.
Weiterhin betreue ich Studenten bei ihren Diplom- und Promotionsarbeiten.
Forschungsgebiete
Entwicklung keramischer Materialien mit definiertem Gradienten der elektromechanischen Eigenschaften (DFG-Projekt )
Auf der Basis von Ba(Ti,Sn)O3 werden Keramiken mit einem linearen Gradienten des Sn-Gehaltes hergestellt. Ziel ist die Herstellung von monolithischen piezoelektrischen Biegeelementen. Dazu wird der chemische Gradient durch einen Polungsprozeß in einen Gradient der piezoelektrischen Materialkoeffizienten umgewandelt. Neben der experimentellen Untersuchung, für die eine spezielle Meßapparatur zur Bestimmung der Auslenkung von Biegeelementen entwickelt wurde, stehen die Modellierung des Polungsprozesses und des Biegeverhaltens im Mittelpunkt des Interesses.
Bestimmung der ferroelektrischen Groß- und Kleinsignaleigenschaften
Am Mikrodehnungsmeßplatz können die piezoelektrischen und dielektrischen Eigenschaften im Klein- und Großsignalbereich bestimmt werden. Weiterhin ist auch die Bestimmung von Elektrostriktionskoeffizienten möglich. Es handelt sich um ein quasistatisches Meßverfahren, die Meßfrequenzen liegen typischerweise im Bereich von 1 bis 200 Hz. Temperaturabhängige Messungen sind im Bereich von -40 bis 100 °C möglich. Im Rahmen meiner bisherigen Arbeit habe ich u.a. folgende Materialien und Materialsysteme untersucht:
- 1-3 Komposite (Schlickergußverfahren, Faserkomposite)
- Gradientenwerkstoffe (Functionally Gradient Materials - FGM)
- PZT-Dünnschichten (auf Stahl und Aluminiumoxid)
- PZT-Dickschichten
- PVDF-Folien
- Bulkkeramiken (PZT, undotierte und dotierte BaTiO3, Ba(Ti,Sn)O3)
- Kristalle (Langasit)
Modellierung
- Finite-Elemente-Methode (FEM)
- Diverse analytische und numerische Näherungsverfahren
Dissertation
Das Thema meiner Dissertation lautet "Charakterisierung und Modellierung piezoelektrischer 1-3 Komposite". Die Arbeit wurde am 08.07.2002 verteidigt und mit dem Prädikat Magna cum laude bewertet.
Eine Zusamenfassung bzw. die gesamte Arbeit im pdf-Format ist auf den Seiten der Unibibliothek zu finden.
Diplomarbeit
Das Thema meiner Diplomarbeit lautet "Untersuchung von strukturellen Phasenübergängen mit Methoden der Zeitreihenanalyse". Die Arbeit wurde im April 1997 abgeschlossen und mit "Gut" bewertet.