초록 ▼

- PLZT 투명 세라믹스의 이방성 변화에 따른 압전특성과 광투과율 상관관계를 최초로 분석하였으며, 조성 제어를 통해 1차년도 목표치(광투과율 20%, 압전상수 >90 pC/N)를 상회하는 광투과율 30.05%, 압전상수 734 pC/N 을 동시 만족하였음.
- 상용화 가능한 용융염법을 통해 KNN계열 seed를 제조하고 그 크기 및 미세구조 제어가 가능한 공정기술을 개발함.
- Donor 첨가량 조절을 통한 KNN 계열 투명 소재 설계 규칙을 개발하였음. (세계 최초)
- 압전성능과 광투과율의 상관관계 분석 및 p

- PLZT 투명 세라믹스의 이방성 변화에 따른 압전특성과 광투과율 상관관계를 최초로 분석하였으며, 조성 제어를 통해 1차년도 목표치(광투과율 20%, 압전상수 >90 pC/N)를 상회하는 광투과율 30.05%, 압전상수 734 pC/N 을 동시 만족하였음.
- 상용화 가능한 용융염법을 통해 KNN계열 seed를 제조하고 그 크기 및 미세구조 제어가 가능한 공정기술을 개발함.
- Donor 첨가량 조절을 통한 KNN 계열 투명 소재 설계 규칙을 개발하였음. (세계 최초)
- 압전성능과 광투과율의 상관관계 분석 및 poling에 따른 광투과율 저하 요인에 대한 분석 결과는 향후 투명 압전 세라믹스를 활용한 햅틱, 디스플레이 소자 등 다양한 제품 개발에 있어서 매우 중요한 기초연구자료로 활용될 가능성이 높음.
- 상용화 가능한 용융염법의 개발을 통해 KNN 계열 세라믹스의 대량 생산 가능성을 열어주었으며, 향후 친환경 압전소재 시장의 파급효과가 클 것으로 추정됨.
- 소각 X-선 산란법을 적용하여 투명세라믹 내의 10~30nm 크기의 산란원이 Bulk 규모에서 다수 존재함을 최초로 실험적으로 증명하였으며, 광산란이론을 기반으로 한 Matlab 계산을 통해 실제 광투과율의 모사가 가능함을 분석함.
- 초고해상도 FE-SEM을 이용하여 나노 원료분말 내의 미세기공을 확인하였고, 이를 해소하는 Ball-milling 전처리 공정을 통해 광투과율 개선이 가능한 결과를 도출함.
- 제조된 투명 Y₂O₃를 위탁기관인 한동대학교에서 설계/구축한 광투과도(FOM) 분석 장치를 이용하여 FOM을 분석한 결과, 1차년도 목표치(FOM 50, 이론투과도 대비 98.04%)를 상회하는 FOM>70 (이론투과도 대비 98.6%)의 광투과율을 얻었음.
- 등방성 세라믹의 초고투명화를 통해 초고출력 고체레이저 장치의 핵심소재인 레이저 이득매질 적용하면 현 시점의 주력산업(AMOLED 결정화 장치, 금속 표면개질)뿐만 아니라 미래의 신시장 확보(입자가속 의료기기, 전략용 레이저 무기 등) 또한 가능함.

(출처 : 초록 3p)

Abstract ▼

In this study, we aim to develop a source technology of transparency which is not limited by the crystal structure of ceramic materials. Materials and processing technology by aligning the crystal orientation of anisotropic ceramics and ultra-high transparency technology by control of nanopore struc

In this study, we aim to develop a source technology of transparency which is not limited by the crystal structure of ceramic materials. Materials and processing technology by aligning the crystal orientation of anisotropic ceramics and ultra-high transparency technology by control of nanopore structure of isotropic ceramics are developed. Application areas include solid-state laser light sources, transparent displays, and haptic devices.

For the development of transparent anisotropic crystal structure ceramic materials with high piezoelectric properties, we propose the microstructure tailoring process technique including nano-sized ceramic powder synthesis, micron-sized transparent seed systhesis, structural composition optimization, forming technique with aligned seed, and sintering optimization, to fabricate fully dense ceramic with highly aligned or nano-sized grain structure.

In order to fabricate transparent (Pb,La)(Zr,Ti)O₃ (PLZT) ceramics with high piezoelectric constant, powder preparation, calication, and sintering process was optimized. Also, the crystalline structure was controlled by adjusting the La contents to change anisotropy. At optimum condition, the ceramic showed >30% of transparency in comparison to theoretical value with high piezoelectric constant(>700 pC/N). To fabricate transparent lead-free (Ka,Na)NbO₃ (KNN) piezoelectric ceramics, nano-powder with various structure and transprent seeds were synthesized. The matrix powder composition with high transparency was also controlled to fabricate the ceramics with highly aligned grain structure.

For the development of optical-grade isotropic ceramic materials with laser element, we investigate when/where the generation of porosity occurs over the entire ceramic process, and to minimize the porosity with tailoring the ceramic processing technology.

We have succeeded in figuring out the size distribution of nanopores by using X-ray synchrotron and applying it to the light scattering theory, and also succeeded in maximizing the in-line light transmittance of Y₂O₃ ceramics by delicate ball-milling process which could disintegrate the agglomerates of raw powder into primary particles.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• CONTENTS ... 6
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 7
• 제 1 절 연구개발의 최종목표 ... 7
• 제 2 절 연구개발의 목적 ... 7
• 제 3 절 연구개발의 필요성 ... 9
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 11
• 제 1 절 국내외 기술 및 연구동향 ... 11
• 제 2 절 현 기술 상태의 취약성 ... 15
• 제 3 절 응용분야 및 산업 동향 ... 16
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 18
• 제 1 절 이방성 세라믹스 투명화 기술 개발 ... 18
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 38
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 40
• 제 1 절 연구개발결과 활용계획 ... 40
• 제 2 절 차년도 연구계획 ... 41
• 제 6 장 참고문헌 ... 43
• 끝페이지 ... 44