• 한국세라믹학회지
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• 제41권9호
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• pp.709-714
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• 2004

우수한 압전 특성을 나타내는 것으로 알려진 Mn 첨가 PMN-PZT의 저온소결 첨가제가 실험되었다. 저온소결 첨가제로는 B$_2$O$_3$가 사용되었고 소결온도와 B$_2$O$_3$ 첨가량의 변화가 소결성과 유전 및 압전특성의 변화에 미치는 영향을 조사하였다. B$_2$O$_3$ 첨가량과 소결온도를 변화시킨 결과 B$_2$O$_3$ 첨가량 2wt% 이하 100$0^{\circ}C$이하 조건에서 소결밀도가 증가하여 B$_2$O$_3$가 저온소결재로 작용하였다. 그러나 10$50^{\circ}C$ 이상에서는 주조성인 PMN-PZT보다 낮은 소결밀도를 나타내었다. B$_2$O$_3$ 첨가에 따른 유전상수($\varepsilon$$_{33}$ $^{T}$ )의 변화를 확인할 결과 B$_2$O$_3$ 2wt% 100$0^{\circ}C$ 조건에서 1000의 유전율을 나타내었다. B$_2$O$_3$ 첨가량이 전기-기계 결합계수(k$_{p}$ )와 압전상수(d$_{33}$ )에 큰 저하를 가져오지 않는 B$_2$O$_3$ 첨가 한계는 2wt% 이하로 나타났다. 이때, k$_{p}$ 는 약 50%, d$_{33}$ 는 약 300(${\times}$$10^{-12}$ C/N) 정도의 값을 얻을 수 있었다. B$_2$O$_3$ 첨가는 기계적 품질계수(Q$_{m}$ )의 증가를 가져왔으며 0.5wt% B$_2$O$_3$ 첨가 110$0^{\circ}C$ 소결 조건에서 1700의 품질계수를 나타내었다. 유전손실은 B$_2$O$_3$ 첨가에 따라 큰 변화 없이 0.5% 이하의 값으로 나타났다.

• 한국음향학회지
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• 제41권3호
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• pp.278-286
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• 2022

본 연구에서는 압전세라믹 기반의 상용 Free-Flooded Ring(FFR) 트랜스듀서 대비 소형이면서 저주파 고감도 특성을 확보하기 위해, 높은 압전상수와 전기-기계 결합계수를 가지는 압전단결정 PIN-PMN-PT를 적용한 33-모드 FFR 트랜스듀서를 설계하였다. FFR 트랜스듀서의 광대역 특성을 확보하기 위해 비능동소자를 삽입한 링 구조를 적용하였으며, 3종의 비능동소자 소재 별 특성 해석 결과를 비교하여 최적의 소재를 선정하였다. 링 트랜스듀서의 특성 변화를 최소화하기 위해 오일 충진형 FFR 트랜스듀서로 제작하였으며, 음향시험을 통해 송신감도, 수중 임피던스 및 수평/수직 빔패턴이 해석결과와 잘 일치하는지 확인하였다. 해석 및 시험 결과를 비교한 결과, 송신감도는 공동공진 주파수에서 약 1.3 dB, 구조공진 주파수에서는 약 0.3 dB 차이를 보였다. 또한 상용 트랜스듀서 대비 높은 송신감도를 보유하면서도 직경을 약 17 % 축소하여 제작할 수 있었다. 이를 통해 소형이면서 고출력 특성을 가지는 압전단결정적용 FFR 트랜스듀서의 구현 가능성과 해석을 통한 특성 예측 방법의 유효성을 확인하였다.