초록 ▼

수중청음기(Hydrophone)는 수중의 음파를 탐지하는 트랜스듀서로서 압전정수(d(sub)h.g(sub)h) 및 成能指標(Figure of Merit; d(sub)h.g(sub)h)가 큰 것이 요구된다. 그러나 지금까지 널리 사용되고 있는 PZT나 PbTiO?와 같은 압전 세라믹이 수중청음기에 응용될 경우 압전 세라믹 單一相으로는 밀도 및 유전율이 높아 물과 음향 임피던스 整合(Matching)이 어려워 감도를 나타내는 성능지표가 낮다. 이를 개선하기 위하여 相接積圖(Phase Connectivity)를 이용한 각종 형태의 압전

수중청음기(Hydrophone)는 수중의 음파를 탐지하는 트랜스듀서로서 압전정수(d(sub)h.g(sub)h) 및 成能指標(Figure of Merit; d(sub)h.g(sub)h)가 큰 것이 요구된다. 그러나 지금까지 널리 사용되고 있는 PZT나 PbTiO?와 같은 압전 세라믹이 수중청음기에 응용될 경우 압전 세라믹 單一相으로는 밀도 및 유전율이 높아 물과 음향 임피던스 整合(Matching)이 어려워 감도를 나타내는 성능지표가 낮다. 이를 개선하기 위하여 相接積圖(Phase Connectivity)를 이용한 각종 형태의 압전 세라믹/고분자 콤포지트가 연구, 실용화 단계에 있으므로 본 연구에서는 압전 세라믹 및 고분자 매트릭스의 종류를 달리한 케이블, 판상(Sheet)등 임의의 형태로 만들기가 비교적 쉬운 0-3 콤포지트를 제작하여 각종 압전정수 d??, d(sub)h, g(sub)h, d(sub)h.g(sub)h를 측정하여 수중청음기로서의 응용 가능성을 검토 하였으며, 이들의 유전상수와 유전손율의 주파수 및 온도依存性을 연구하였다. 또한 0-3 콤포지트는 값이 싸고 제작은 쉬우나 전계의 집중이 어려워 분극처리가 어려우므로 제3의 導電相을 첨가함으로서 이들의 분극을 개선하였고 이론적 해석을 위해 개발한 입방 모델과 실험에서 측정한 결과치를 서로 비교, 검토하였다.

Abstract ▼

A Hydrophone is an underwater microphone or transducer used to detect underwater sound and required to a large hydrostatlc piezoelectric coefficients(dh,gh) and figure of merit(dh.gh). Piezoelectric ceramics such as PbTiO? PZT and other familles suffer from several disadvantages when used as hydrost

A Hydrophone is an underwater microphone or transducer used to detect underwater sound and required to a large hydrostatlc piezoelectric coefficients(dh,gh) and figure of merit(dh.gh). Piezoelectric ceramics such as PbTiO? PZT and other familles suffer from several disadvantages when used as hydrostatlc acoustic sensors or transducer applications. One approach to this problem is to develop piezoelectrlc ceramic/polymer composite materials utilizing the concept of phase connectivity. In this study a piezoelectric ceramics powder such as PZT and PbTiO? is used as a filler in a epoxy Eccogel polymer matrix. In a 0-3 composites very large poling field are needed to achieve sufficiently poling. A small amount of third conducting phase such as germanlum, carbon or silicon to the piezoelectric composites was increased the conducti- vity of PZT or PbTiO?/Eccogel composites and hence resulting poling conditions (40 KV/cm, 10 min.) was much improved compared to normal poling conditions(100 KV/cm,1 hr). In addition, the calculated values from a cube model for 0-3 composites was compared with the experlmental results for its dlelectric constant and disslpation factor dependent on frequency and temperature.

목차 Contents

• 1. 서 론...11
• 2. 이 론...13
• 2.1 압전 효과...13
• 2.2 수중청음기의 성능지표...15
• 2.3 압전 세라믹/고분자 COMPOSITES...16
• 2.4 O-3 COMPOSITES의 모델...18
• 2.4.1 직렬 접속 모델...18
• 2.4.2 병렬 접속 모델...18
• 2.4.3 입방체 모델...20
• 3. 분극 특성...26
• 3.1 서 론...26
• 3.2 O-3 COMPOSITES의 분극...26
• 3.3 분극 조건의 개선...28
• 4. 시편 제작 및 측정...32
• 4.1 FILLER 및 고분자 매질...32
• 4.2 O-3 COMPOSITES 의 제작...32
• 4.3 분극의 조건...32
• 4.4 비유전율의 측정...32
• 4.5 압전 정수 d$_{33}$ 의 측정...34
• 4.6 수중 압전 전압 정수 gh의 측정...34
• 5. 실험 결과 및 고찰...39
• 5.1 압전 세라믹/ 고분자 COMPOSITES 의 분극 특성...39
• 5.1.1 서 론...39
• 5.1.2 도전율의 영향...39
• 5.1.3 O-3 COMPOSITES의 분극 개선...43
• 5.1.4 PbTiO$_3$/ECCOGEL COMOPOSITES의 X선 회절 조사...46
• 5.2 PZT/ECCOGEL, COMPOSITES의 유전 및 압전 특성...53
• 5.2.1 비유전율, 유전손율, 압전 정수 d$_{33}$ 및 d$_h$...53
• 5.2.2 수중 압전 전압 정수 g$_h$ 및 성능지표 (d$_{33}$, g$_h)$...53
• 5.2.3 비유전율의 온도 의존성...57
• 5.2.4 비유전율의 주파수 의존성...57
• 5.2.5 유전손율의 온도 및 주파수 의존성...61
• 5.2.6 요약...65
• 5.3 PbTiO$_3$/ECCOGEL COMOPOSITES의 유전 및 압전 특성...68
• 5.3.1 비유전율, 유전손율, 압전정수 d_${33}$ 및 d$_h$...68
• 5.3.2 수중 압전 정수 g$_h$ 및 성능지표 (d$_{33}$, g$_h)$...68
• 5.3.3 비유전율 및 유저손율의 온도 및 주파수 의존성...72
• 5.3.4 요약...72
• 5.4 입방체 모델을 이용한 비유전율 및 유전손율의 비교...80
• 5.4.1 세라믹 FILLER의 Vo1.%에 따른 비유전율...80
• 5.4.2 PZT/ECCOGEL COMPOSITES의 주파수에 대한 유전율 및 유전손율...83
• 5.4.3 PbTiO$_3$/ECCOGEL COMOPOSITES의 주파수에 대한 유전율 및 유전손율...88
• 6. 결 론...93
• 6.1 서 론...93
• 6.2 수중청음기 응용으로서 O-3 COMPOSITES의 특성...93
• 6.3 압전 세라믹/고분자 O-3 COMPOSITES의 분극 개선...94
• 6.4 압전 세라믹/고분자 O-3 COMPOSITES의 입방체 모델...94
• 참고 문헌...95
• 논문 발표 실적 및 계획...97
• 학위 배출 실적...97