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PMW-PNN-PZT 세라믹스의 Bismuth 치환에 따른 미세구조 및 압전 특성
Microstructure and Piezoelectric Properties of PMW-PNN-PZT Ceramics with Bismuth Substitution 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.29 no.6, 2016년, pp.332 - 336  

김용진 (세명대학교 전기공학과) ,  류주현 (세명대학교 전기공학과) ,  신동찬 (동일전자(주))

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, in order to develop the composition ceramics for ultrasonic sensor with high $d_{33}*g_{33}$, $Pb_{1-3x/2}Bix(Mg_{1/2}W_{1/2})_{0.03}(Ni_{1/3}Nb_{2/3})_{0.09}(Zr_{0.5}Ti_{0.5})_{0.88}O_3$(PMW-PNN-PZT) system ceramics were prepared using CuO as sintering aids. And...

주제어

#PMW-PNN-PZT   #Bismuth substitution   #Piezoelectric ceramic   #Duplex ultrasonic sensor  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러므로 액상을 이용하여 저온 소결하는 방법에서는 소결온도를 낮추는 것과 더불어 특성의 저하를 최소화 하는 것이 요구되며, 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 소결조재의 관한 개발과 연구가 필요하다 [4]. 따라서 본 연구에서는 초음파 센서용 소자로 응용하기 위해서 PMW-PNN-PZT세라믹스에 CuO 등의 소결조재를 첨가하여 저온 소결하였고, 이전의 연구에서 연구된 PMW-PNN-PZT 조성에 유전 및 압전 특성을 향상시키기 위해 bismuth 치환량에 따라 변화하는 미세구조와 특성을 조사하였다.
  • 본 연구에서는 높은 유전 및 압전 특성을 갖고, 저온 소결이 가능한 초음파 센서용 압전 세라믹스를 개발하기 위해 PMW-PNN-PZT 조성에 bismuth 치환량에 변화를 주어 시편을 제작하고 유전 및 압전 특성을 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
PZT계 세라믹스의 단점과 그에 대한 억제 방법은 무엇인가? PZT계 압전세라믹스는 그들의 우수한 압전 특성들 때문에 엑츄에이터, 초음파 모터, 압전변압기 등과 같은 다양한 응용 분야에 광범위하게 사용되어 왔다[1,2]. 그러나 PZT계 세라믹스는 일반적으로 1,000℃ 이상의 고온에서 소결하여 발생하는 PbO의 휘발 때문에 재현하기 어렵고 환경오염 및 인체에 해로운 문제들을 발생시켜, PbO의 휘발을 억제하기 위한 방법이 연구되고 있으며 그 방법들 중 하나가 소성온도를 1,000℃ 이하로 낮추어 휘발을 억제하는 것이다. 또한 세라믹스의 소성온도를 낮추어 제작 시 가격 경쟁력을 높일 수 있다 [3].
PZT계 세라믹스의 소결온도를 낮추기 위한 방법 중 액상을 이용하는 방법의 장점과 단점은? PZT계 세라믹스의 소결온도를 낮추기 위한 대표적인 방법 중 하나는 소결조재(sintering aids)로서 녹는점이 낮은 유리재(glass frit) 및 산화물(oxides)를 첨가하여 액상을 형성시켜 저온 소결을 유도하는 방법이 있다 [4]. 일반적으로 액상을 이용하여 저온 소결을 유도하는 방법은 소결초기에 세라믹스의 치밀화를 촉진시켜 저온에서 소결되는 장점이 있지만, 고상 소결법에 의한 방법보다 유전 및 압전 특성이 낮아지는 단점이 있다. 그러므로 액상을 이용하여 저온 소결하는 방법에서는 소결온도를 낮추는 것과 더불어 특성의 저하를 최소화 하는 것이 요구되며, 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 소결조재의 관한 개발과 연구가 필요하다 [4].
PZT계 압전세라믹스는 어디에 사용되어져왔는가? PZT계 압전세라믹스는 그들의 우수한 압전 특성들 때문에 엑츄에이터, 초음파 모터, 압전변압기 등과 같은 다양한 응용 분야에 광범위하게 사용되어 왔다[1,2]. 그러나 PZT계 세라믹스는 일반적으로 1,000℃ 이상의 고온에서 소결하여 발생하는 PbO의 휘발 때문에 재현하기 어렵고 환경오염 및 인체에 해로운 문제들을 발생시켜, PbO의 휘발을 억제하기 위한 방법이 연구되고 있으며 그 방법들 중 하나가 소성온도를 1,000℃ 이하로 낮추어 휘발을 억제하는 것이다.
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참고문헌 (5)

  1. H. W. Chung, S. H. Lim, G. H. Kim, D. H. Li, E. S. Lee, B. D. Ahn, and S. Y. Lee, Sensor. Actuat., A, 128, 350 (2006). [DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.sna.2006.01.041] 

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  2. B. Jaffe, W. R. Cook Jr., and H. Jaffe, Piezoelectric Ceramics (Academic Press, New York, 1971) p. 185. 

  3. Z. Yang, X. Zong, H. Li, and Y. Chang, J. of Material Letters, 59, 3476 (2005). [DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.matlet.2005.06.017] 

    상세보기 crossref

  4. K. S. Lee, I. H. Lee, J. H. Yoo, and S. L. Ryu, J. Korean Inst. Electr. Electron. Mater. Eng., 20, 1034 (2007). 

  5. S. H. Sin and J. H. Yoo, J. Korean Inst. Electr. Electron. Mater. Eng., 29, 90 (2016). 

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