[논문]PNW 치환이 PSN-PZT 세라믹스에 유전 및 압전특성에 미치는 영향

우원희; 오동언; 류주현; 류성림; 김용운; 정영호

PNW 치환이 PSN-PZT 세라믹스에 유전 및 압전특성에 미치는 영향
The effect of PNW substitution on dielectric and piezoelectric properties of PSN-PZT Ceramics 원문보기

우원희 (세명대학교) , 오동언 (세명대학교) , 류주현 (세명대학교) , 류성림 (충주대학교) , 김용운 (세경대학) , 정영호 (전력연구원)

In this study, dielectric and piezoelectric properties of PSN-PZT Ceramic were investigated as a function of PNW substitution. With the increase of PNW substitution, teragonality, Curie temperature and mechanical quality factor were decreased but grain size and electromechanical coupling factor(kp) was gradully increased. At 4 mol [%] PNW substitution. maximum kp of 0.567 was shown.

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제안 방법

본 연구에서는 PSN-PZT세라믹에 PNW를 치환 시켜 iicxrc에서 1시간 소결 제조하였다. 제조된 시편의 유전 및 압전특성을 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
본실험에서는 소결온도를 낮출수 있다고 보고된 BiFeCHU와 큐리온도가 낮은 복합산화물 PNW[2] 를 치환량을 변화시켜 유전 및 압전특성을 조사하였다.
시편의 특성을 측정하기 위하여 1mm의 두께로 연마한 시편에 Ag전극을 도포한뒤, 60(gC에서 10분간 전극을 열처리하고 1301의 절연류속에서 3이:kv/cm]의 직류전계를 30분동안 인가하여 분극처리 하였으며 24시간 후에 제 특성을 측정하였匸F. 유전특성을 조사하기 위하여 LCR meter[ANDO ]로 1kHz에서의 정전용량을 측정하 유전 상수를 산출하였고, IRE 규정에 따라 Impedance Analyzerfh로 공진 및 반공진 주파수와 공진 저항을 측정하여 전기기계 절합계수와 기계적 품질계수를 산출하였다.

대상 데이터

본 실험의 기본조성식은 다음과 같으며 산화물 혼합법으로 시편을 제조하였다.

성능/효과

1. PNW치환량이 증가할수록 tetragonality가 점차 감소하였다.
2. PNW치환량이 증가할수록 그레인사이즈가 점점 증가하였다.
3. PNW치환량이 증가할수록 전기기계 결합계수가 증가하고 있으며, 4mol%에서 최대를 보이고, 그 이상에서 다소 감소하엿다.
4. 기계적품질계수가 PNW치환량이 증가됨에 따라점차 감소하였다.
그림2는 PNW 치환량에 따른 미세구조를 나타낸 것이다. PNW 치환량이 증가할수록 그레인은 점점 증가하고 있음을 알 수 있었다.이는 PNW가 소결온도를 낮추는 효과로 작용하여 그레인성장에 필요한 열적인 에너지가 PNW가 증가할수록 충분히 공급되었기 때문으로 생각된다.
나타낸 것이다.PNW치환량이 증가할 수록 전기기계 결합계수가 증가하고 있으며, 4mol% 에서 최대를 보이고, 그 이상에서 다소 감소하였다. 이는이는 PNW가 정방성을 약화시켜 분극을 용하게 해 주어 분극효율이 좋아지기 때문이다 4mol % 이상에서는 적정소결온도보다 다소 높은 점도 있지만 강유전성이 약화된 효과가 큰 것으로 생각된다.
것이다.PNW치환량이 증가할수록 tetragonality가 점차 감소하고 있음을 알 수 있었다. 이는 FNW의 큐리온도가 약 기부근이 내문에 PNW 가 PSN-PZT페로브스카이트구조에 고용해 들어감에 따라 이것이 강유전성을 약하게 하는 작용을하기 때문인 것으로 생각된다.
이상으로서, :PNW를 치환시킨 PSN-PZT 세라믹스가 치환 시키지 않을 때 보다 100℃ 낮은 1100'C 에서 소결이 잘 되어 Ag/Fd전극 7:3의 비율 전극을 사용 가능 한 것으로 나타났다.향후 소결온도를 더욱 낮추고, 기계적품질계수를 높히는 연구를 보완하고자 한다.

후속연구

한 것으로 나타났다.향후 소결온도를 더욱 낮추고, 기계적품질계수를 높히는 연구를 보완하고자 한다.

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