• Title/Summary/Keyword: $ZrO_2-8%Y_2O_3$

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Crystal Growth of rutiles doped with Impurity Ions by Floating Zone Method (부유대용융법에 의한 불순이온 주입된 $TiO_2$단결정 성장 연구)

  • 이성영;유영문;김병호
    • Proceedings of the Korea Crystallographic Association Conference
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    • 1999.04a
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    • pp.1-1
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    • 1999
  • 부유대용융법에 의하여 불순이온의 종류와 각 이온의 주입 농도를 달리하는 Rutile 단결정을 성장하였다. 성장된 결정으로부터 제조한 박편시료를 이용하여 결정결함과 광투과도에 미치는 각 불순이온의 영향을 조사하였다. 결정성장용 주원료로 99.99%의 TiO2를 사용하고, 불순이온 주입을 위한 원료로서 99.99%의 Al2O3, H3BO3, Ga2O3, Sc2O3, V2O5, Fe2O3, ZrO2, Er2O3, Cr2O3를 각각 사용하였다. 불순이온의 종류에 따르는 영향을 조사하기 위하여 TiO2 99.8 atomic%-불순이온 0.2atomic%의 조성이 되도록 각 이온별로 원료를 정밀하게 평량하고 균일 혼합하였다. 불순 이온의 첨가량에 따르는 영향을 조사하기 위하여 Al2O3는 각각 pure, 0.2, 0.4, 0.6 atomic%를, Cr2O3는 pure, 0.003, 0.05, 0.2 atomic%를 각각 치환하여 원료를 조합하였다. 균일 혼합된 원료를 직경 8mm의 고무 튜브에 넣고 CIP(Cold Isostatic Press0에서 2000kg/$\textrm{cm}^2$의 압력으로 성형한 후 150$0^{\circ}C$에서 1시간 소결함으로서 결정성장용 다결정 원료를 합성하였다. 합성된 다결정을 double ellipsoidal mirror 내에 설치하고,halogen lamp로 가열하여 원료의 한쪽 끝을 용융한 다음, 20rpm의 회전속도, 3-5mm/hr의 성장속도로 하는 유속 1$\ell$/min의 O2 분위기속에서 부유대용융법에 의하여 결정을 성장하였다. 성장된 결정을 성장축에 수직한 방향으로 각각 절단, 연삭, 연마한 박편을 이용하여 편광하에서 low-angle grain boundaries 및 기타의 결정결함을 관찰하였으며, 0.3$\mu\textrm{m}$~0.8$\mu\textrm{m}$ 범위 및 0.6$\mu\textrm{m}$~3.4$\mu\textrm{m}$ 범위에서의 투과 및 흡수 스펙트럼을 측정하였다. 결정 성장 결과 B3+, Er3+, Cr3+ 이온은 Ti4+ 이온과 이온의 크기 차이가 심하여 결정의 정상적인 성장을 방해하는 물성을 나타냈고, V5+, Cr3+ 이온은 흑색의 결정, Fe3+ 이온은 적갈색의 결정으로 성장되었다. Al3+, Zr4+, Al3+의 순서로 투과도가 높아지는 것이 관찰되었다. 불순이온의 농도에 따른 영향으로서 Al3+ 이온의 경우 주입농도가 높아질수록 low angle boundary와 oxygen deficiency가 감소하였고, 투과율은 조금 감소하거나 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 반면에 Cr3+ 이온을 주입한 경우 0.003 atomic%에서 최적의 물성을 보였으며, 주입농도가 높아질수록 결정성장이 어려워지고 광의 투과도가 급격히 저하되었다.

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Effect of Mn $O_2$ additive on the electrical characteristics of PZN-PSS-PZT Pyroelectric materials for the fire detactor (화재감지센서용 PZN-PSS-PZT계 초전재료의 전기적 특성에 미치는 Mn $O_2$ 첨가제의 영향)

  • 김용혁;백동현;최일수
    • Fire Science and Engineering
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    • v.9 no.2
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    • pp.29-36
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    • 1995
  • In this study, the effect of Mn $O_2$ additive on the electrical characteristics of PZN-PSS-PZT Pyroelectric materials for the fire detactor was studies. PZT ceramics used this experimental is 4 composite system $[$Pb(Z $n_{1}$3/ N $b_{2}$3/) $O_3$+Pb(S $n_{1}$3/ S $b_{2}$3/) $O_3$+PbTi $O_3$+PbZr $O_3$$]$The dielectric constants and dissipation factors decreases as to Mn $O_2$ concentration increases. At the Mn $O_2$ 0.5($\omega$t%), Pyroelectric coefficient shows 8(10$^{-8C}$$\textrm{cm}^2$$^{\circ}C$) which have the highst value among other additive contents. It is found that output voltage shows maximum peck at Mn $O_2$0.7($\omega$t%) is associated with the higher pyroelectric coefficient and Lowered dielectric constant.t.

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Studies on Reforming Gas Assisted Regeneration of Multi-channel Catalyzed DPF (합성가스(Reforming gas)를 이용한 멀티채널 CDPF의 재생 특성 연구)

  • Choi, Kwang-Chun;Chung, Jin-Hwa;Song, Soon-Ho;Chun, Kwang-Min
    • Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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    • v.19 no.3
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    • pp.138-145
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    • 2011
  • Diesel particulate filter (DPF) systems are being used to reduce the particulate matter emission of diesel vehicles. The DPF should be regenerated after certain driving hours or distance to eliminate soot in the filter. The most widely used method is active regeneration with oxygen at $550{\sim}650^{\circ}C$. Syngas (synthetic gas) can be used to lower the regeneration temperature of Catalyzed DPF (CDPF). The syngas is formed by fuel reforming process of CPOx (Catalytic Partial Oxidation) at specific engine condition (1500rpm, 2bar) using 1wt.% $Rh/CeO_2-ZrO_2$ catalyst. The oxidation characteristics of PM with syngas supplied to filter were studied using partial flow system that can control temperature and flow rate independently. The filter is coated with washcoat loading of $25g/ft^3$ $Pt/Al_2O_3-CeO_2$, and multi-channel CDPF (MC-CDPF) was used. The filter regeneration experiments were performed to investigate the effect of syngas exothermic reaction on soot oxidation in the filter. For this purpose, before oxidation experiment, PM was collected about 8g/L to the filter at engine condition of 1500rpm, bmep 8bar and flow temperature of $200^{\circ}C$ Various conditions of temperature and concentration of syngas were used for the tests. Regeneration of filter started at 2% $H_2$ and CO concentration respectively and inlet temperature of $260^{\circ}C$. Filter Regeneration occurs more actively as the syngas concentration becomes higher.

Petrogeochemistry of Shales in Cretaceous Gyeongsang Supergroup from the Euiseong Basin, Korea (의성분지(義城盆地)에 분포(分布)하는 백악기(白堊紀) 경상누층군(慶尙累層群)의 셰일에 관(關)한 암석지구화학(岩石地球化學))

  • Lee, Hyun Koo;Lee, Chan Hee;Kim, Sang Jung
    • Economic and Environmental Geology
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    • v.30 no.1
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    • pp.1-14
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    • 1997
  • The shales from the Euiseong area are interbedded along the bedding in Cretaceous Gyeongsang Supergroup, which are composed mainly of quartz, plagioclase, K-feldspar and associated with trace amount of biotite, muscovite, chlorite, pyrite, hematite, carbonate and clay minerals. The ratio of $Al_2O_3/Na_2O$ and $K_2O/Na_2O$ in shales from the Shindong Group are ranged from 9.16 to 24.32 and from 1.70 to 5.97, and the Hayang Group ranged from 2.76 to 8.89 and from 0.42 to 2.74, which are negative correlated between $K_2O/Na_2O$ and $Al_2O_3/Na_2O$ against $SiO_2/Al_2O_3$ respectively. Those are suggested that controlled of mineral compositions in shales due to substitution and migration of elements by sedimentation and diagenesis. These shale formation were deposited in basin of terrestrial environments originated from the igneous rocks, and the REE of these rocks are not influenced with diagenesis and hydrothermal alterations on the basis of $Al_2O_3$ versus La, La against Ce, Zr versus Yb, the ratios of La/Ce (0.43 to 0.62) and Th/U (1.11 to 10.71). The narrow range in trace and REE element characteristics as Co/Th (0.63 to 1.92), La/Sc (1.98 to 5.90), Sc/Th (0.58 to 1.30), V/Ni (0.90 to 3.25), Cr/V (0.45 to 1.78), Ni/Co (1.88 to 6.67) and Zr/Hf (30.04~60.87) of these shales argues for inefficient mixing of the simple source lithologies during sedimentation. These rocks also show much variation in $La_N/Yb_N$ (6.90 to 17.02), Th/Yb (4.17 to 13.68) and La/Th (1.98 to 5.90), and their origin is explained by derivation from a mixture of intermediate to acidic igneous rocks.

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Piezoelectric Properties of Lead-free $Ba(Ti_{0.8}Zr_{0.2})O_3-(Ba_{0.7}Ca_{0.3})TiO_3$ Ceramics for Haptic piezoelectric Actuator (햅틱 압전 액츄에이터용 $Ba(Ti_{0.8}Zr_{0.2})O_3-(Ba_{0.7}Ca_{0.3})TiO_3$ 무면 세라믹스의 압전특성)

  • Park, Min-Ho;Lee, Kab-Soo;Yoo, Ju-Hyun
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • 2010.06a
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    • pp.304-304
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    • 2010
  • 최근 생활에 편리하며 휴대하기 좋은 전자기기들이 개발되고 있다. 휴대폰이나 MP3와 같은 전자기기들은 거의 필수품이라고 할 정도로 우리의 일상생활에 근접하여 있다. 그 종 대표적으로 휴대폰의 종류로 스마트폰과 같은 터치스크린을 이용한 사례는 점차 상승하고 있으며 시간이 지날수록 그 수요는 더욱 많아지고 있다. 때문에 몰입감 제공을 위하여 햅틱장치의 채용이 일반화 되고 있다. 햅틱장치란 가상환경이나 원거리에 있는 환경과 사용자가 상호 작용할 때 사용자에게 촉감이나 힘의 정보를 전달하여 주는 장치로 진동 및 회동 저항에 의해 사용자로 하여금 촉감들 느낄 수 있도록 하는 장치를 뜻한다. 즉, 현실감을 전달을 중점으로 하는 햅틱장치는 빠른 응답 속도와, 진동의 주파수와 크기는 독립적으로 제어가 가능해야 하며 기계적 수용기들을 직접적으로 자극할 수 있어야 한다. 하지만 모바일 햅틱장치의 경우 크기 및 소비전력의 문제로 모든 스펙을 만족하기에는 어려워 좀 더 한정적인 느낌을 제공할 수 없다. 현재까지 모바일 장치에서 햅틱 피드백을 위하여 진동모터나, 솔레노이드, 압전 액츄에이터 등이 많이 사용되어 지고 있다. 그 중 압전 액츄에이터는 입력에너지를 기계적 출력에너지로 변환되는 효과를 이용 한 것으로 압력 센서, 초음파 센서 등 많은 분야에서 응용되고 있으며 변위 범위는 작지만, 크기가 매우 작고 변위 정밀도가 높으며 발생력과 응답속도가 빠르다는 장점이 존재한다. 이를 이용한 햅틱 압전 엑츄에이터의 제작에 사용되는 압전 세라믹스는 높은 전기적 특성을 가질수록 더 졸은 효율을 가지며 이로 인하여 보다 좋은 전기적 특성을 가지는 압전 세라믹스를 필요로 한다. 현재 많이 사용되는 PZT계 세라믹스는 우수한 전기적 특성으로 많이 사용되고 있지만 Pb의 유독성으로 인한 환경문제로 Pb가 포함된 제품을 제한하고 있어 현재 Lead-free의 연구가 이루어지고 있다. Lead-free중 Ba$(Ti_{0.8}Zr_{0.2})O_3$(BZT)는 PZT계 세라믹스를 대체할 차세대 압전 재료로 주목받고 있다. 일반적으로 Lead-free의 압전계수($d_{33}$=100~300pC/N)는 비교적 낮은 값을 보이지만 BZT의 압전계수(BZT $d_{33}$~620pC/N)는 PZT계 세라믹스의 압전계수($d_{33}$=500~600pC/N)와 비교하여 부족하지 않은 압전계수를 보여주며 PZT를 대체할 재료로 주목받고 있다. 본 실험은 햅틱 압전 엑츄에이터용 무연 압전세라믹스의 제작을 위하여 Ba$(Ti_{0.8}Zr_{0.2})O_3-(Ba_{0.7}Ca_{0.3})-TiO_3$(BZT -BCT)의 조성으로 유전 및 압전 특성을 조사하였다.

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Preparation and ferroelectric properties of the $Pb(Zr_{0.52}Ti_{0.48})O_3$ thin film by Sol-Gel method (SoI-Gel법에 의한 $Pb(Zr_{0.52}Ti_{0.48})O_3$박막의 제조 및 강유전 특성)

  • 정장호;박인길;류기원;배선기;이영희
    • Electrical & Electronic Materials
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    • v.8 no.5
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    • pp.606-610
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    • 1995
  • In this study, Pb(Z $r_{0.52}$ $Ti_{0.48}$) $O_{3}$ ceramic thin films were fabricated from an alkoxide-based by Sol-Gel method. Pb(Z $r_{0.52}$ $Ti_{0.48}$) $O_{3}$ stock solution was made and spin-coated on the Pt/ $SiO_{2}$/Si substrate at 4000[rpm] for 30[sec.]. Coated specimens were chied at 400[.deg. C] for 10[min]. The coating process was repeated 6 times and then heat-treated at 500-800[.deg. C] and 1 hour. The final thickness of the thin films were about 4800[.angs.]. The ferroelectric perovskite phases precipitated under the sintering of 700[.deg. C] for 1 hour. Pb(Z $r_{0.52}$ $Ti_{0.48}$) $O_{3}$ thin films sintered at 700[.deg. C] for 1 hour showed good dielectric and ferroelectric properties.

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Properties of Glass-Ceramics in the System CaO-TiO2-SiO2 with the Additives of Al2O3, ZrO2 and B2O3 for Use in the Solid Oxide Fuel Cells.

  • Lee, Jun-Suk;Park, Min-Jin;Shin, Hyun-Ick;Lee, Jae-Chun
    • The Korean Journal of Ceramics
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    • v.5 no.4
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    • pp.336-340
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    • 1999
  • Glasses in the system $CaO-TiO_2-SiO_2-Al_2O_3-ZrO_2-B_2O_3$ were investigated to find the glass seal compositions suitable for use in the planar solid oxide fuel cell (SOFC). Glass-ceramics prepared from the glasses by one-stage heat treatment at $1,000^{\circ}C$ showed various thermal expansion coefficients (i,e., $8.6\times10^{-6^{\circ}}C^{-1}$ to $42.7\times10^{-6^{\circ}}C^{-1}$ in the range 25-$1,000^{\circ}C$) due to the viscoelastic response of glass phase. The average values of contact angles between the zirconia substrate and the glass particles heated at 1,000-$1,200^{\circ}C$ were in the range of $131^{\circ}\pm4^{\circ}$~$137^{\circ}\pm9^{\circ}$, indicating that the glass-ceramic was in partial non-wetting condition with the zirconia substrate. With increasing heat treatment time of glass samples from 0.5 to 24 h at $1,100^{\circ}C$, the DC electrical conductivity of the resultant glass-ceramics decreased from at $800^{\circ}C$. Isothermal hold of the glass sample at $1100^{\circ}C$ for 48h resulted in diffusion of Ca, Si, and Al ions from glass phase into the zirconia substrate through the glass/zirconia bonding interface. Glass phase and diffusion of the moving ion such as $Ca^{2+}$ in glass phase is responsible for the electrical conduction in the glass-ceramics.

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Fabrication of Vesy Thin Pb(Zr, Ti)$\textrm{O}_3$ Dielectric Films of 0.12nm $\textrm{SiO}_2$ Equivalent Thickness by ECR PECVD (ECR 플라즈마 화학기상증착법에 의한 0.12nm $\textrm{SiO}_2$ 환산두계를 갖는 Pb(Zr, Ti)$\textrm{O}_3$유전박막의제조)

  • Kim, Jae-Hwan;Kim, Yong-Il;Wi, Dang-Mun;Lee, Won-Jong
    • Korean Journal of Materials Research
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    • v.7 no.8
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    • pp.635-639
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    • 1997
  • ECR-PECVD법을 사용하여 450-49$0^{\circ}C$이하의 온도에서 Pt/SiO$_{2}$/Si기판 위에 PZT 박막을 증착하였다. 기판 온도가 46$0^{\circ}C$ 이하일 경우에는 페로브스이트 상과 제2상으로 이루어진 박막이 성장하였으며 기판온도가 47$0^{\circ}C$이상일 때에는 페로브스카이트 단일상의 PZT 박막이 성장하였다. 49$0^{\circ}C$에서 매우 얇은 페로브스카이트의 PZT 박막을 증착한 후 $650^{\circ}C$에서 1분간 raped thermal annealing(RTA) 처리한 결과 박막의 조성과 결정성에는 거의 변화가 없었으나 박막의 전하 저장 밀도는 크게 향상되었다. 이는 RTA 처리에 의한 저유전 계면층의 소멸이 주된 이유라고 판단된다. 열처리 후 두께 40-45nm의 PZT박막은 200kV/cm의 전장 하에서 $10^{-6}$$\textrm{cm}^2$이하의 누설전류값을 갖고 있었으며, 인가전압 1V에서 300fF/$\mu$$m^2$의 정전용량, 즉 SiO$_{2}$환산두께 0.12nm를 나타내었다.

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Investigation of Post Annealing Effect on the PZT Thin Films

  • Choi, Sujin;Park, Juyun;Koh, Sung-Wi;Kang, Yong-Cheol
    • Journal of Integrative Natural Science
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    • v.8 no.4
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    • pp.244-249
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    • 2015
  • The PZT thin films were deposited on Si(100) substrate using RF magnetron sputtering method. And the PZT thin films were post annealed at various temperatures to form perovskite phase. To analyze PZT thin films, surface profiler, XRD, XPS, CA, and SFE were used. The thickness increased from 536.5 to 833.2 nm as post annealing temperature increased. The perovskite PZT was observed from PZT-823 and pyrochlore PZT, $ZrO_2$, $TiO_2$, and perovskite $PbZrO_3$ were observed. From the XPS, the atomic percentages of Pb, Zr, Ti, and O were calculated and the portion of Pb increased to PZT-823 and decreased to PZT-923 and then increased to PZT-1023. Also, the CA and SFE was effected on post annealing temperature and as a function of atomic percentage of Pb, the CA and SFE was transformed.

Pillared clays from natural resources as catalysts for catalytic wet peroxide oxidation: Characterization and kinetic insights

  • Kalmakhanova, Marzhan Seitovna;Diaz de Tuesta, Jose Luis;Kabykenovna, Bakytgul;Gomes, Helder Teixeira
    • Environmental Engineering Research
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    • v.25 no.2
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    • pp.186-196
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    • 2020
  • Pillared clays with Zr and Fe/Cu/Zr polycations have been prepared from natural clays found in large deposits of Kazakhstan and assessed as catalysts for the catalytic wet peroxide oxidation (CWPO), using 4-nitrophenol (4-NP) as model compound. The performance of the catalysts was followed by measuring the concentration of 4-NP, H2O2 and the total organic carbon (TOC), considering C4-NP = 5 g L-1, $C_{H_2O_2}$ = 17.8 g L-1, Ccat = 2.5 g L-1, initial pH = 3.0 and T = 50℃. At those selected conditions, the pillared clays showed higher activity than natural clays in the CWPO of 4-NP. The conversion of the model pollutant was complete when Fe/Cu/Zr-PILCs were used, with the TOC removal reaching 78.4% after 24 h with the best Fe/Cu/Zr-PILC. The H2O2, 4-NP and TOC time-evolution was well described by a kinetic model based on TOC lumps in three blocks, considering the initial TOC (corresponding to 4-NP), the production of oxidizable intermediates and the formation of refractory products.