초록 ▼

□연구개요
유전체 재료에서 전기장에 의하여 유도되는 온도 및 엔트로피의 변화를 전기 열량 효과(electrocaloric effect)라고 하며, 고체 상태의 친환경적인 냉각 소자로 사용될 수 있는 가능성이 있다. 본 과제에서는 상온 근처의 넓은 온도 범위에서 우수한 전기 열량 효과를 보이는 BaTiO₃계 친환경 고용체 세라믹스 조성을 개발하였으며, 적층형 세라믹 소재에 적용할 수 있는 높은 절연 저항과 균일한 미세구조를 가진 시편을 제조하였다. 또한, BaTiO₃계 고용체의 (완화형)

□연구개요
유전체 재료에서 전기장에 의하여 유도되는 온도 및 엔트로피의 변화를 전기 열량 효과(electrocaloric effect)라고 하며, 고체 상태의 친환경적인 냉각 소자로 사용될 수 있는 가능성이 있다. 본 과제에서는 상온 근처의 넓은 온도 범위에서 우수한 전기 열량 효과를 보이는 BaTiO₃계 친환경 고용체 세라믹스 조성을 개발하였으며, 적층형 세라믹 소재에 적용할 수 있는 높은 절연 저항과 균일한 미세구조를 가진 시편을 제조하였다. 또한, BaTiO₃계 고용체의 (완화형) 강유전 상전이 거동을 이해하고, 전기 열량 효과의 실험적 측정방법을 개선하였다.

□연구 목표대비 연구결과
본 연구의 목표은 고체 냉각 소자에 적용할 수 있는 우수한 전기 열량 효과를 가진 친환경 소재를 개발하는 것이며, 구체적으로는 첫째, 상온 근처의 넓은 온도 범위에서 전기 열량 효과가 나타나고, 전기장의 인가 또는 제거에 따른 엔트로피 변화가 커서 우수한 전기 열량 효과를 보이는 BaTiO₃계 친환경 고용체 세라믹스 조성을 개발하고, 둘째, 적층형 세라믹 소재에 적용할 수 있는 높은 절연 저항과 균일한 미세구조를 가진 시편의 제조할 수 있는 제조 공정을 개발하는 것이다. 본 과제에서는 다양한 BaTiO₃계 조성 연구를 통하여 각 조성계에서 우수한 전기 열량 효과를 보이는 구체적인 조성을 제시하였으며, 일부 조성에서 상온 근처에서 높은 전기 열량 효과를 보였다. 또한, 원료의 종류, 밀링 조건, 소결 조건, 소결 조제 첨가 등 다양한 방법으로 제조 공정을 개선하여 절연특성 및 전기 열량 효과를 향상시켰으며, 1,000℃ 이하의 소결온도에서 적층형 세라믹스를 제조하였다. 또한, 본 연구를 통하여 여러 고용체 조성의 상전이 거동 및 조성에 따른 결정 구조의 변화를 새롭게 제시하고 해석하였으며, 일부 조성에서 관찰된 음의 전기 열량 효과를 규명하고자 하였다.

□연구개발결과의 중요성
본 연구에서는 최근 친환경 강유전 및 압전 재료로 많은 관심을 받고 있는 BaTiO₃와 Bi 페로브스카이트 고용체 세라믹스의 물리화학적 성질, 강유전 및 압전 특성, 전기열량 효과에 관한 체계적인 실험을 수행하였으며, 다양한 조성계의 고용체 세라믹스에서 최고의 강유전성과 전기 열량 효과를 보이는 조성과 최적의 제조 공정 조건을 을 구체적으로 제시하였다. 또한, 조성 및 제조 공정 조건에 따른 강유전 및 전기 열량효과의 변화에 대한 원인을 규명하였다. 이러한 체계적인 연구 결과들은 다양한 BaTiO₃계 세라믹스의 관련연구의 진전에 크게 기여할 것으로 기대되며, 또한 유사한 친환경 압전 및 강유전 소재의 상전이를 이해하는 학문적 토대로 활용될 수 있을 것이며, 특성 향상 연구에 기여할 것으로 기대된다. 그리고, 본 과제에서 수행한 BaTiO₃계 고용체 세라믹스의 전기 열량 효과를 이용하여 친환경 소형 고체 냉각 소자의 개발이 가능할 것으로 기대된다.

(출처 : 요 약 문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 2-1 BaTiO3 계 고용체 조성 및 제조 공정 개발 ... 4
• 2-2 전기 열량 효과의 실험적 측정의 개선 ... 9
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 10
• 4. 참고문헌 ... 11
• 5. 연구성과 ... 12
• 끝페이지 ... 13