Untersuchung des Einflusses von Defekten auf den elektrokalorischen Effekt

Adiabatische Änderungen eines externen elektrischen Feldes führen in elektrokalorischen Materialien zu Temperaturänderungen (elektrokalorischer Effekt). Während intensiv an der Nutzung elektrokalorischer Materialien für energieeffiziente Kühltechnologien gearbeitet wird, sind die physikalischen Grundlagen des elektrokalorischen Effekts noch nicht ausreichend verstanden. Im Rahmen dieser Arbeit wird der Einfluss von Defekten auf den elektrokalorischen Effekt in Bariumtitanat BaTiO₃ als Modellsystem der Elektrokalorik untersucht. Die gezielte Erzeugung von Defekten z. B. über Implantation wird hierzu mit kalorischen und dielektrischen Messungen kombiniert. Die Arbeit vermittelt vertiefte Kenntnisse in Festkörperphysik und moderner Messtechnik.

Entwicklung und Aufbau eines Systems für Magnetfeld-Pulse im Tesla-Bereich

Die adiabatische Änderung eines äußeren Magnetfeldes kann in magnetischen Materialien zu einer Temperatur-Änderung führen. Dieser sogenannte magnetokalorische Effekt verspricht zum einen neue, sehr energieffiziente Kühltechnologien, zum anderen ist sein mikroskopisches Verständnis von großem fundamentalem Interesse. Zur grundlegenden Untersuchung magnetokalorischer Materialien soll ein gepulstes Magnetsystem aufgebaut werden, das Magnetfelder im Tesla-Bereich erzeugen kann. Variable Pulsformen sollen dabei durch Verwendung moderner Leistungselektronik mit IGBTs ermöglicht werden. Im Rahmen dieser Arbeit soll ein bereits realisiertes Basismodul durch Parallelisierung hochskaliert werden, um die benötigten hohen Ströme treiben zu können. Ferner sollen speziell an die geometrischen Gegebenheiten existierender Aufbauten angepasste Magnetspulen entwickelt und charakterisiert werden. Die Arbeit richtet sich vor allem an Interessenten mit Freude am experimentellen, praktischen Arbeiten und vermittelt unter anderem vertiefte Kenntnisse in moderner Leistungs-Elektronik und Messtechnik.

Untersuchung des elastokalorischen Effekts an Ferroelektrika

Der elastokalorische Effekt beschreibt eine Temperaturänderung DT von Materialien bei adiabatischer Änderung der Verspannung. Zur Untersuchung des elastokalorischen Effekts in Ferroelektrika soll ein in unserer Gruppe entwickelter Aufbau zur direkten DT-Messung zunächst um die Möglichkeit einer in situ-Modulation der Verspannung von Proben erweitert werden. Anschließend soll der elektrokalorische Effekt in hochaktuellen Materialklasse untersucht werden. Die Arbeit vermittelt breite Kenntnisse von experimentellen Methoden wie IR-Messtechnik, Lock-In-Detektion und Piezotechnik bis hin zur theoretischen Beschreibung kalorischer Effekte.