• Composites Research
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• v.13 no.6
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• pp.47-54
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• 2000

One promising method for impact detection of composite structures is based on the use of piezopolymer thin fim (PVDf) sensor. In this paper, the relationship between the contact force and the signals of the attached strain gage and PVDF sensor to the composite plate subjected to low-velocity impact were derived. The relation for the open circuit and short circuit voltage of PVDF sensor was derived based on the equivalent circuit model of the piezoelectric sensor. The work was then extended to include experimental investigation into the use of short circuit voltage of PVDF sensor without using charge amplifier to detect low-velocity impact. The natural frequencies and damping ratio of the composite plate obtained from the vibration test were used to modify the analytical model and therefore the differences between measured and simulated signal of the modified analytical model in both forward and backward problem were considerably reduced. The reconstructed contact force and simulated sensor signals agreed well with the measured contact force, strain gage signal, and PVDF sensor singanl.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.32 no.5
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• pp.585-596
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• 2012

PVDF(poly vinylidene fluoride) and P(VDF-TrFE)(poly vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene) are the typical piezoelectric polymers with unique properties. Even they are inferior to conventional piezoelectric ceramics PZT in electromechanical conversion efficiency and interior loss, though they are superior in receiving sensitivity and frequency bandwidth. Their acoustic impedances are relatively close to water or biological tissue and it is easier to make thin film than other piezoelectric materials. Futhermore, the film is so flexible that it is easy to attach on a complex surface. Those properties are suitable for the ultrasound transducers which are useful for medical and biological application, so that various types of polymer transducers have been developed. In this paper, several important considerations for design and fabrication of piezoelectric polymer transducers were described and their effect on the transducer performance were demonstrated through the KLM model analysis. Then, it was briefly reviewed about the structures of the polymer transducers developed for obtaining images as well as the characteristics of the images in several important medical and biological application fields.

• Polymer Science and Technology
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• v.1 no.6
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• pp.342-357
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• 1990

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.85-85
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• 2009

본 연구에서는 압전 세라믹과 고분자를 혼합한 복합체를 제작하고 이러한 재료로부터 발생될 수 있는 미소 전력량을 조사하였다. 압전 세라믹으로는 0.2(PbMg1/3Nb2/3O3)-0.8(PbZr0.475Ti0.525O3)와 고분자는 PVPF-TrFE (6:4)를 사용하였다. 고분자와 압전 세라믹 분율을 1%, 5%, 10%, 30%, 50%로 변화하였으며, 구조는 0-3 복합재료 및 1-3 재료를 제작하였다. 제작한 결과 0.3 복합재료에서는 분율이 10%에서 가장 큰 전력량이 발생되었고, 1-3 복합재료에서는 분율이 30%에서 최대 값을 나타내었다. 이러한 결과들을 간단한 식을 이용하여 분석을 하였다.

• Proceedings of the Korean Fiber Society Conference
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• 2001.10a
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• pp.271-274
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• 2001

최근 압전성 및 유전성, 비선형 광학전도성 등과 같은 특성을 갖는 전기전자 및 광기능성 고분자에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다[1-2]. 그 중에서 압전 및 초전성을 나타내는 대표적 유기 고분자인 poly(vinylidene fluoride)(PVDF)의 경우 압전성을 향상시키기 위하여 vinylidene. fluoride(VDF)나 vinyl fluoride(VF), trifluoroethylene(TrFE) 등과 공중합시킨 고분자들에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔다[3-4]. (중략)

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.346-346
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• 2007

압전세라믹 재료는 현재 압전 변압기, actuator, transducer, sensor, speaker 등에 광범위하게 이용이 되고 있다. 이 중에서 압전세라믹 소결체를 이용한 스피커의 제조는 가공이 까다롭고, 대형의 크기로 제작 시 소자가 깨지는 등의 많은 제약을 받고 있으며, 저음 특성이 떨어져 응용 범위가 한정되어 있다. 따라서 최근에는 이러한 단점을 극복하기 위하여 세라믹/고분자 복합체를 이용한 필름 스피커를 제작하고자 시도하고 있다. 이러한 세라믹/고분자 0-3형 압전 복합체를 이용할 경우, 제품의 경량화를 실현할 수 있고, 크기나 환경의 영향을 거의 받지 않으므로, 고기능성 스피커로의 응용에 적합할 것으로 보인다. 따라서 본 연구에서는 PZT계의 세라믹와 PVDF, PVDF-TrFE, Polyester, acrylic resin 등의 여러 고분자 물질과의 복합체를 제조하여 압전특성을 평가하였다. 본 실험은 먼저 $(Pb_{1-a-b}Ba_aCd_b)(Zr_xTi_{1-x})_{1-c-d}(Ni_{1/3}Nb_{2/3})_c(Zn_{1/3}Nb_{2/3})_dO_3$ (이하 PZT라 표기)의 최적화 조성을 선택하여, $1050^{\circ}C$에서 소결된 분말을 48시간 ball milling방법 로 약 $1{\mu}m$ 크기로 분쇄하였다. 고분자 물질들은 알맞은 용제들을 선택하여 녹였다. 그 다음 소결된 PZT분말과 고분자를 50:50, 60:40, 65:35, 70:30등의 무게 분율로 혼합하고, 분산제, 소포제 등을 첨가하여 3단 roll mill을 이용하여 충분히 분산시켜 페이스트 (Paste)를 제조하였다. 제조된 페이스트를 ITO가 코팅된 PET필름 위에 스크린 프린팅 법을 사용하여 인쇄하여 $120^{\circ}C$에서 5분간 건조하였다. 코팅된 복합체의 두께는 약 $80{\mu}m$ 정도로 측정되었다. Ag 페이스트를 이용한 상부 전극 형성에도 스크린 프린팅 법을 적용하였다. 이를 $120^{\circ}C$에서 4 kV/mm의 DC 전계로 분극 공정을 수행한 후 전기적 특성을 평가하였다. 유전특성을 조사하기 위해서 LCR meter (EDC-1620)를 사용하였고, 시편의 결정구조는 XRD (Rigaku; D/MAX-2500H)을 통해 분석하였으며, 전자현미경(SEM)을 이용하여 미세구조를 분석하였다. 압전 전하상수$(d_{33})$ 값은 APC 8000 모델을 이용하여 측정하였다. PZT의 혼합비가 증가할수록 비유전율 및 압전 전하 상수 등의 전기적 특성이 증가되었다. 또 여러 고분자 물질 중에서 PVDF-TrFE 수지가 가장 우수한 특성을 보였다. 이는 PVDF-TrFE 수지가 압전성을 나타내기 때문인 것으로 판단되었다.

• Journal of KSNVE
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• v.25 no.2
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• pp.8-11
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• 2015

• Composites Research
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• v.34 no.6
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• pp.357-372
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• 2021

The energy harvesting device is known to be promising as an alternative to solve the resource shortage caused by the depletion of petroleum resources. In order to overcome the limitations (environmental pollution and low mechanical properties) of piezoelectric elements capable of converting mechanical motion into electrical energy, many studies have been conducted on a polymer matrix-based composite piezoelectric energy harvesting device. In this paper, the output performance and related applications of the reported piezoelectric composites are reviewed based on the applied materials and processes. As for the piezoelectric fillers, zinc oxide, which is advantageous in terms of eco-friendliness, biocompatibility, and flexibility, as well as ceramic fillers based on lead zirconate titanate and barium titanate, were reviewed. The polymer matrix was classified into piezoelectric polymers composed of polyvinylidene fluoride and copolymers, and flexible polymers based on epoxy and polydimethylsiloxane, to discuss piezoelectric synergy of composite materials and improvement of piezoelectric output by high external force application, respectively. In addition, the effect of improving the conductivity or the mechanical properties of composite material by the application of a metal or carbon-based secondary filler on the output performance of the piezoelectric harvesting device was explained in terms of the structure of the composite material. Composite material-based piezoelectric harvesting devices, which can be applied to small electronic devices, smart sensors, and medicine with improved performance, can provide potential insights as a power source for wireless electronic devices expected to be encountered in future daily life.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.06a
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• pp.327-328
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• 2006

본 연구에서는 0-3 타입의 압전 세라믹 - 고분자 복합소재를 제조하기 위해서 $Pb(Zr_{0.54}Ti_{0.48})O_3$ + 0.2 wt% $Cr_2O_3$ + 1 wt% $Nb_2O_5$ 조성을 기본 조성으로 하여, 세라믹-고분자 첨가량에 따른 복합소재의 전기적 특성과 여러 분극조건, 즉 분극온도, 분극시간, 분극전압 변화에 의한 압전 특성을 고찰하였다. 세라믹 첨가비율이 증가함에 따라 유전상수와 압전상수($d_{33}$)는 증가하였으며, 전압상수($g_{33}$)는 급격히 감소하는 경향을 보였으며, 분극시간과 분극전압도 전기적 특성에 영향을 주는 것을 확인하였다. 분극전압 5KV 인가한 고분자 15% 첨가한 복합 소재에서 유전상수 13, 압전상수 $d_{33}$ 23(${\ast}10^{-12}C/N$), 전압상수 $g_{33}$ 170($10^{-3}v.m/N$)의 우수한 특성을 나타내었다.

• 전기의세계
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• v.31 no.10
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• pp.681-688
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• 1982

Electret의 기초적인 System을 이해한다는 것은 새로운 응용면을 개척하는데 중요한 요소가 되는데 이런 점을 고려하여 여기서는 프라스틱 Electret의 현상과 고분자압전기에 대하여 그 개요를 소개한다.