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액츄에이터 응용을 위한 $Fe_2O_3$ $MnO_2$ 첨가에 따른 $Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3-PbTiO_3-PbZrO_3$ 세라믹스에서의 유전 및 압전 특성

Effects of $Fe_2O_3$ and $MnO_2$ Additives on Dielectric and Piezoelectric Properties of $Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3-PbTiO_3-PbZrO_3$ Ceramics for Actuator Applications

한국전기전자재료학회 2006년도 하계학술대회 논문집 Vol.7, 2006 June 22, 2006년, pp.329 - 330  

임은경 (요업기술원) ,  백종후 (요업기술원) ,  김창일 (요업기술원) ,  신범승 (요업기술원) ,  임종인 (요업기술원) ,  이영진 (요업기술원) ,  최병현 (요업기술원)

초록
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본연구에서는 초음파 모터 등의 고출력 액츄에이터에 응용 가능한 $0.4Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3$-$0.6Pb(Zr_{0.405}Ti_{0.595})O_3$ + 0.25wt% $Fe_2O_3$ 조성시스템에 $MnO_2$ (0~1 wt.%)첨가하여 압전, 유전특성 및 미세구조에 관해 고찰하였다. 본조성을 $1125{\sim}1175^{\circ}C$ 온도에서 2시간 소결하여 시편을 제조하였으며 이의 결정구조 및 미세조직을 분석하였다. $MnO_2$ 첨가량 증가에 따라 압전 상수와 전기기계결함계수는 감소하였으며, 기계적 품질계수는 0.5 wt% 첨가시까지 증가하였으나 첨가량이 그 이상 증가함에 따라 감소하였다. 압전특성은 $1125^{\circ}C$에서 소결한 $MnO_2$ 0.5wt%조성에서 ${\varepsilon}r$ = 2040, kp = 0.66, $d_{33}$ = 504, Qm=438의 우수한 특성을 나타내었다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • 3. 개발된 조성을 가지고 고출력 압전 세라믹 액츄에이터의 실용가능성을 제시하였다.
  • 따라서 본 연구에서는 압전 특성이 우수한 0.4Pb(Ni1/2Nb2/3)03 - 0.6Pb(Zr0.405Ti0.595)O3 + 0.25wt% Fe2O3 조성시스템에 MnO2 (0~1wt.%)첨가하여 결정구조, 유전 및 않전 특성에 대하여 조사하였다.
  • 본 연구에서 0.4Pb(Ni1/2Nb2/3)03 - 0.6Pb(Zr0.405Ti0.595)O3 + 0.25wt% Fe203 + x wt% MnO2조성에서 x에 따른 압전 특성의 변화를 조사하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
  • 성형시편들은 1125 - 1175*0에서 2시간동안 소결하였으며, 이때 승온속도는 분당 5C로 하였다. 소결된 시편은 silver paste로 전극 처리하였오며, 처리된 시편은 120P의 실리콘 절연0 유 내에서 2.5KV/mm의 직류 전류계를 15분 인가하여 분극처리 하였다. 소결시편의 상 합성과 결정구조 등은 XRD(Mac Science KFX・987228・SE)로 문석하였오며, 시편 의 미세구조는 주사전자현미경(SEM- Topcon SM.
  • 5KV/mm의 직류 전류계를 15분 인가하여 분극처리 하였다. 소결시편의 상 합성과 결정구조 등은 XRD(Mac Science KFX・987228・SE)로 문석하였오며, 시편 의 미세구조는 주사전자현미경(SEM- Topcon SM.300)으로 분석하였다. 전기적 뜩성은 공진.

대상 데이터

  • 출발물질로 사용한 분말원료는 PbO (Aldrich, 99.9%), Nb2O5 (Aldrich, 99.9%), NiO (고순도 화학, 99.9%), ZrO2 (Aldrich, 99%), TiO2 (고순도 화학, 99.9%), Fe2O3 (Aldrich, 99%), MnO2 (Aldrich, 99%)를 이며, 전자 저울을 사용하여 원료분말을 ±0.1 mg의 오차범위에서 정밀하게 평량하였다. 습식 혼합된 시료는 100-150℃에서 건조한 후, 850℃ 에서 2시간 하소하였다.

이론/모형

  • 전기적 뜩성은 공진.반공진법으로 축정, 계산하였으며 압전정수(d33)는 Piezo d33 Tester(American Piezo Ceramics, Pennebaker Model 8000)로 측정하였다.
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