• 제목/요약/키워드: Ceramics material

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BT-BNT계에서 (Bi0.5Na0.5)TiO3 첨가에 따른 효과 (Effect According to Additive (Bi0.5Na0.5)TiO3 in BT-BNT System)

  • 이미재;백종후;김세기;김빛남;이우영;이경희
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제22권1호
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    • pp.35-40
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    • 2009
  • Lead free positive temperature coefficient of resistivity (PTCR) ceramics based on $BaTiO_3-(Bi_{0.5}Na_{0.5})TiO_3$ solid solution were prepared by a conventional solid state reaction method. The phase structure was showed single phase with perovskite structure regardless calcinations temperature and $Ba_{1-x}(Bi_{0.5}Na_{0.5})_xTiO_3$ structure was transformed from tetragonal to orthorhombic phase at $x{\geq}0.15$ mole. The XRD peaks with $45^{\circ}{\sim}46^{\circ}$ shifted in right the influence of crystal structure change and the intensity of peak was decreased with additive $(Bi_{0.5}Na_{0.5})TiO_3$. The curie temperature risen with additive $(Bi_{0.5}Na_{0.5})TiO_3$ but disappeared for $(Bi_{0.5}Na_{0.5})TiO_3$ addition more than 0.15 mole in TMA. In relative permittivity, the curie temperature by the transform of ferroelectric phase risen with additive $(Bi_{0.5}Na_{0.5})TiO_3$ but decreased in relative permittivity. Also, the peak of new curie temperature showed the sample containing $0.025{\sim}0.045$ mole of $(Bi_{0.5}Na_{0.5})TiO_3$ near $70^{\circ}C$ caused by phase transform from ferroelectric to ferroelectric and the peak of new curie temperature disappeared at 0.045 mole of $(Bi_{0.5}Na_{0.5})TiO_3$. In our study, it was found that the PTCR in $BaTiO_3-(Bi_{0.5}Na_{0.5})TiO_3$ system was possible for $0{\sim}0.025$ mole of $(Bi_{0.5}Na_{0.5})TiO_3$ and the maximum curie temperature by phase transition showed about at $145^{\circ}C$.

Floating Zone Technique법으로 질소분위기 하에서 성장한 BaZr0.08Ti0.92O3 다결정의 Tunability 및 열처리 효과 (Annealing Effect and Tunability of BaZr0.08Ti0.92O3 Polycrystal Grown in N2 Gas Atmosphere by Floating Zone Technique)

  • 황호병
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제17권11호
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    • pp.1178-1185
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    • 2004
  • In the atmosphere of $N_2$ gas, BaZ $r_{0.08}$ $Ti_{0.92}$ $O_3$ polycrystal was grown by floating zone technique using BaZ $r_{0.08}$ $Ti_{0.92}$ $O_3$ ceramics as a feed and SrTi $O_3$(1l0) single cystal as a seed. The dielectric constant and loss at 10 kHz, 100 kHz, and 1 MHz for the as-grown sample were measured as a function of temperature in the temperature range between -10$0^{\circ}C$ and 150 $^{\circ}C$ to find a dielectric peak with frequency dispersion at Curie point. The hysteresis loop showed that the grown sample had very small polarization which was 0-0.01 $\mu$C/$\textrm{cm}^2$ for the applied dc-electric fields from -7 kV/cm to +7 kV/cm. However, the normal hysteresis loop was appeared after oxygen annealing. The electric-field dependence of the dielectric constant for both the as-grown and the post-annealed samples was studied by measuring the dielectric constants as a function of the biased-electric fields and their tunability was figured out from it at room temperature(27 $^{\circ}C$) and cryotemperature( -73$^{\circ}C$). Tunability for the as-grown sample was 51 % and the figure of merit 20.4 at 10kHz with the biased electric-field of 12 kV/cm. The tunability for the grown sample may be increased up to 80 % if the electric field of 25 kV/cm is applied. Tunability for the post-annealed sample was 41 % and the figure of merit 10.3 at 10 kHz with the biased electric-field of 12 kV /cm. Post-annealing improved the crystallinity of the as-grown sample but decreased its tunability.ability.

다층 PNN-PZT/Ag 복합체의 동시 소성을 위한 압전세라믹스의 저온소결 및 압전특성 평가

  • 이명우;손용호;김성진;윤만순;류성림;권순용
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.295-295
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    • 2007
  • 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변화하는 에너지 변환소자인 압전 세라믹스는 액츄에이터, 변압기, 초음파모터, 초음파 소자 및 각종 센서로 응용되고 있으며, 그 응용분야는 크게 증가하고 있다. 최근 이러한 에너지 변화 소자는 앞으로 도래하는 ubiquitous, 무선 모바일 시대의 휴대용 전자제품, robotics, 항공우주, 자동차, 의료, 건축, MEMS 분야 등의 대체 에너지원으로 응용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 특히 인간의 동작 등과 같은 일상적인 동작으로 필요한 전력을 얻을 수 있고, 세라믹 소자를 이용하기 때문에 전자노이즈가 발생되지 않을 뿐 아니라 반영구적으로 사용할 수가 있어서, 기존 이차전지, 연료전지를 대체 또는 보완 할 수 있는 방안도 검토되고 있다. PZT계 세라믹스는 높은 유전상수와 압전특성으로 전자세라믹스분야에서 가장 널리 사용되어지고 있지만 $1200^{\circ}C$이상의 높은 소결온도 때문에 $1000^{\circ}C$ 부근에서 급격히 휘발되는 PbO로 인한 환경오염과 기본조성의 변화로 인한 압전 특성의 저하가 문제시되고 있다. 또한, 적층 세라믹스의 제작 시 구조적 특성상 내부 전극이 도포된 상태에서 동시 소결이 필요한데, 융점이 낮은 Ag전극 대신 값비싼 Pd나 Pt가 다량 함유된 Ag/Pd, Ag/Pt 전극이 사용되고 있어 경제적인 문제가 발생하게 된다. 따라서 순수 Ag 전극을 사용하거나, Ag의 비율이 높은 내부 전극을 사용하기 위해서는 $950^{\circ}C$ 이하에서 소결되는 압전 세라믹스를 개발 하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 압전특성이 우수한 $(Pb_{1-x}Cd_x)\;[(Ni_{1/3}/Nb_{2/3})_{0.25}Zr_{0.35}Ti_{0.4}]O_3$계의 조성을 설계하여, 소결온도를 낮추기 위해서 2단계 하소법을 이용하였다. 분말을 ball milling을 통해 24시간 동안 혼합하였다. 혼합된 분말은 $800^{\circ}C$에서 2시간 동안 하소하였다. 하소한 분말을 72시간 동안 ball milling 하여 최종 분말을 얻었다. 최종 분말에 PVB를 첨가하여 ${\Phi}21$ disk 형태로 성형한 후, $800{\sim}950^{\circ}C$ 소결을 하였다. 최종 분말 및 소결된 시편을 XRD분석을 통하여 상을 확인하였고, SEM을 이용하여 미세조직을 관찰하였다. 전기적 특성을 확인하기 위하여 두께 1mm로 연마한 시편에 Ag 전극을 도포하여 열처리한 후, 분극 처리하였다. 압전특성은 $d_{33}$ 미터로 측정하였고, impedance analyzer를 이용하여 주파수 및 impedance 특성을 측정하였다. 그 결과 $900^{\circ}C$에서 우수한 압전 특성 및 전기적 특성을 확보 할 수 있었다.

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$Al_2O_3$, CuO와 $MnO_2$가 첨가된 $Pb(Zr_xTi_{1-x})O_3-Pb(Zn_{1/3}Nb_{2/3})O_3-Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3$ 유전체의 저온 소결 및 압전 특성 (Low Temperature Sintering and Piezoelectric Properties of $Al_2O_3$, CuO and $MnO_2$ Added $Pb(Zr_xTi_{1-x})O_3-Pb(Zn_{1/3}Nb_{2/3})O_3-Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3$ Ceramics)

  • 안철우;박승호;샤샹크 프리야;켄지 우치노;송재성;남산
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2004년도 하계학술대회 논문집 Vol.5 No.1
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    • pp.138-141
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    • 2004
  • [ $MnO_2$ ]가 첨가된 $0.9Pb(Zr_{0.5}Ti_{0.5})O_3-0.2Pb[(Zn_{0.8}Ni_{0.2})_{1/3}Nb_{2/3}]O_3$(0.8PZT-0.2PZNN) 세라믹스는 그 압전특성과 유전특성이 뛰어나지만 $1000^{\circ}C$ 이하의 낮은 소결 온도에서는 소결되지 않는다. $1000^{\circ}C$이하의 낮은 소결온도에서 소결하기 위해 CuO를 첨가한 결과, 소결온도 $920^{\circ}C$에서 소결성은 우수하였으나 그 압전 특성의 저하가 두드러졌다. 이는 XRD에서 확인한 결과에 따르면 CuO의 첨가가 우수한 MPB 조성으로 판명된 $MnO_2$ 가 첨가된 0.8PZT-0.2PZNN 세라믹스의 결정구조를 Rhombohedral 구조로 바꾸기 때문인 것으로 보였으며 이러한 문제는 PZNN의 비율을 조절하여 0.875PZT-0.125PZNN 세라믹스를 선택함으로 인해 해결할 수 있었다. 그러나 여전히 낮은 $Q_m$값을 높이기 위해서 $Al_2O_3$를 첨가하였고 그 결과 시편의 tetragonality 감소와 $Q_m$값의 증가를 확인할 수 있었으나 그 첨가량이 0.2wt% 이상일 경우에는 밀도의 감소로 인한 압전특성의 저하가 나타났다. 밀도의 향상을 위해 Zn and Ni excess 조성을 선택하였고 그 결과 0.5wt% $MnO_2$와 0.2wt% CuO 그리고 0.3wt% $Al_2O_3$를 첨가한 0.875PZT-0.125PZNN 세라믹스(Zn and Ni excess 조성)를 $920^{\circ}C$에서 소결한 경우 $k_p=0.581,\;Q_m=809,\;d_{33}=345\;pC/N\;and\;{\varepsilon}_{33}/{\varepsilon}_0=1345$의 빼어난 압전 및 유전특성과 $330^{\circ}C$의 높은 $T_c$를 보였고 그 조성의 vibration velocity는 약4.5 m/s로 나타났다.

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폴리타이포이드 경사 방식으로 접합 된 이종 세라믹간의 적층 수의 최적화 및 잔류응력 해석에 대한 연구 (Optimization of Crack-Free Polytypoidally Joined Dissimilar Ceramics of Functionally Graded Material (FGM) Using 3-Dimensional Modeling)

  • 류새희;박종하;이선영;이재성;이재철;안성훈;김대근;채재홍;류도형
    • 한국재료학회지
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    • 제18권10호
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    • pp.547-551
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    • 2008
  • Crack-free joining of $Si_3N_4\;and\;Al_2O_3$ using 15 layers has been achieved by a unique approach introducing Sialon polytypoids as a functionally graded materials (FGMs) bonding layer. In the past, hot press sintering of multilayered FGMs with 20 layers of thickness $500{\mu}m$ each has been fabricated successfully. In this study, the number of layers for FGM was reduced to 15 layers from 20 layers for optimization. For fabrication, model was hot pressed at 38 MPa while heating up to $1700^{\circ}$, and it was cooled at $2^{\circ}$/min to minimize residual stress during sintering. Initially, FGM with 15 layers had cracks near 90 wt.% 12H / 10 wt.% $Al_2O_3$ and 90 wt.% 12H/10 wt.% $Si_3N_4$ layers. To solve this problem, FEM (finite element method) program based on the maximum tensile stress theory was applied to design optimized FGM layers of crack free joint. The sample is 3-dimensional cylindrical shape where this has been transformed to 2-dimensional axisymmetric mode. Based on the simulation, crack-free FGM sample was obtained by designing axial, hoop and radial stresses less than tensile strength values across all the layers of FGM. Therefore, we were able to predict and prevent the damage by calculating its thermal stress using its elastic modulus and coefficient of thermal expansion. Such analyses are especially useful for FGM samples where the residual stresses are very difficult to measure experimentally.

상악 완전 무치악 및 하악 부분 무치악 환자에서 임플란트 지지형 고정성 보철물을 이용한 전악 수복 증례 보고 (Full-mouth rehabilitation with implant-supported fixed dental prostheses for the edentulous maxilla and partially edentulous mandible: A case report)

  • 김태형;오경철;문홍석
    • 대한치과보철학회지
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    • 제57권4호
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    • pp.374-381
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    • 2019
  • 넓은 영역의 무치악 부위를 수복하기 위한 전통적인 방법은 의치를 이용한 치료다. 하지만, 임플란트를 활용할 경우 보철물의 안정과 유지, 그리고 지지의 측면에서 더 유리하며, 저작효율이 향상되는 등 기능적으로 더 양호한 결과를 얻을 수 있다. 이 같은 임플란트를 이용한 치료방법은 크게 가철성과 고정성 방식으로 분류될 수 있으며, 치조골의 흡수정도, 악간관계, 환자의 선호도, 사회 경제적 요인 등을 고려하여 적절한 접근 방식을 선택하여야 한다. 한편, 지르코니아의 물성이 크게 개선됨에 따라, 임플란트 지지형 고정성 보철물의 재료로서 단일구조 지르코니아가 각광을 받고 있다. 단일구조 지르코니아는 지르코니아 코어에 세라믹을 비니어링 한 보철물이나 금속 도재관보다 파절과 chipping의 빈도가 적으며 지르코니아 자체가 충분한 두께를 가질 수 있어 구조적으로 좋은 물성을 지닐 수 있다. 최근에는 투명도가 증진된 단일구조 지르코니아도 출시되어, 전치부 보철물을 위한 재료로도 널리 사용되고 있다. 본 증례의 남환은 상악 양측 구치부의 결손 및 다수 잔존치의 중등도 이상의 전반적 만성 치주염 이환으로 인해, 하악 양측 견치 및 좌측 제1, 2 소구치를 제외한 모든 치아를 발치한 후, 상악 8개 및 하악 3개의 임플란트 식립을 동반한 전악 수복 치료를 받았다. 보철물 장착 후 1년 간의 경과 관찰 기간 동안 기능적, 심미적으로 만족할만한 결과를 얻어 이를 보고하는 바이다.

반대칭 교환 상호작용을 갖도록 Fe-Site가 제어된 PbFe1/2Nb1/2O3의 강유전/자기적 특성 연구 (Investigation on Ferroelectric and Magnetic Properties of Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 Fe-Site Engineered with Antisymmetric Exchange Interaction)

  • 박지훈;이주현;조재현;장종문;조욱
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제35권3호
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    • pp.297-302
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    • 2022
  • We investigated the origin of magnetic behaviors induced by an asymmetric spin exchange interaction in Fe-site engineered lead iron niobate [Pb(Fe1/2Nb1/2)O3, PFN], which exhibits a room-temperature multiferroicity. The magnitude of spin exchange interaction was regulated by the introduced transition metals with a distinct Bohr magneton, i.e., Cr, Co, and Ni. All compositions were found to have a single-phase perovskite structure keeping their ferroelectric order except for Cr introduction. We discovered that the incorporation of each transition metal imposes a distinct magnetic behavior on the lead iron niobate system; antiferro-, hard ferro-, and soft ferromagnetism for Cr, Co, and Ni, respectively. This indicates that orbital occupancy and interatomic distance play key roles in the determination of magnetic behavior rather than the magnitude of the individual Bohr magneton. Further investigations are planned, such as X-ray absorption spectroscopy, to clarify the origin of magnetic properties in this system.

Li2CO3와 B2O3를 첨가한 Bi1/2Na1/2TiO3-SrTiO3 무연 압전 세라믹스의 저온 소성 연구 (Low Temperature Sintering of Lead-Free Bi1/2Na1/2TiO3-SrTiO3 Piezoceramics by Li2CO3-B2O3 Addition)

  • 이상섭;박영석;즈엉 짱 안;무클리샤 아이샤 데비타;한형수;이재신
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제35권1호
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    • pp.24-31
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    • 2022
  • This study investigated microstructures, crystal structures, polarization, dielectric and electromechanical properties of 0.76Bi1/2Na1/2TiO3-0.24SrTiO3 (BNT-24ST)-based piezoceramcs by adding Li2CO3 and B2O3 (LB) as sintering aids for low-temperature sintering. All samples were successfully synthesized using conventional solid-state reaction method and sintered at 950, 1,000, 1,050, 1,100 and 1,175℃ for 2 hours. Without LB, specimens required sintering temperatures over 1,175℃ for sufficient densification, while the addition of 0.10-mol LB decreased the sintering temperatures down to 950℃. The average grain size and dielectric properties of BNT-24ST-10LB ceramics were enhanced with increasing sintering temperature. We found that the low-temperature sintered BNT-24ST piezoceramics by adding LB showed the d33*value of 402 pm/V at 4 kV/mm after sintering at 1,050℃, which was better than that of high-temperature fired specimens sintered at 1,175℃ without LB (242 pm/V). We believe that the results of this study promise a candidate for low-cost multilayer ceramic actuator applications.

“Aluminium Nitride Technology-a review of problems and potential"

  • Dryburgh, Peter M.
    • 한국결정성장학회:학술대회논문집
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    • 한국결정성장학회 1996년도 The 9th KACG Technical Annual Meeting and the 3rd Korea-Japan EMGS (Electronic Materials Growth Symposium)
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    • pp.75-87
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    • 1996
  • This review is presented under the following headings: 1.Introduction 1.1 Brief review of the properties of AlN 1.2 Historical survey of work on ceramic and single crystal AlN 2.Thermochemical background 3.Crystal growth 4.Doping 5.Potential applications and future work The known properties of AlN which make it of interest for various are discussed briefly. The properties include chemical stability, crystal structure and lattice constants, refractive indices and other optical properties, dielectric constant, surface acoustic wave velocity and thermal conductivity. The history of work in single crystals, thin films and ceramics are outlined and the thermochemistry of AlN reviewed together with some of the relevant properties of aluminium and nitrogen; the problems encountered in growing crystals of AlN are shown to arise directly from these thermochemical relationships. Methods have been reported in the literature for growing AlN crystals from melts, solution and vapour and these methods are compared critically. It is proposed that the only practicable approach to the growth of AlN is by vapour phase methods. All vapour based procedures share the share the same problems: $.$the difficulty of preventing contamination by oxygen & carbon $.$the high bond energy of molecular nitrogen $.$the refractory nature of AlN (melting point~3073K at 100ats.) $.$the high reactivity of Al at high temperatures It is shown that the growth of epitactic layers and polycrystalline layers present additional problems: $.$chemical incompatibility of substrates $.$crystallographic mismatch of substrates $.$thermal mismatch of substrates The result of all these problems is that there is no good substrate material for the growth of AlN layers. Organometallic precursors which contain an Al-N bond have been used recently to deposit AlN layers but organometallic precursors gave the disadvantage of giving significant carbon contamination. Organometallic precursors which contain an Al-N bound have been used recently to deposit AlN layers but organometallic precursors have the disadvantage of giving significant carbon contamination. It is conclude that progress in the application of AlN to optical and electronic devices will be made only if considerable effort is devoted to the growth of larges, pure (and particularly, oxygen-free) crystals. Progress in applications of epi-layers and ceramic AlN would almost certainly be assisted also by the availability of more reliable data on the pure material. The essential features of any stategy for the growth of AlN from the vapour are outlined and discussed.

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MgO 첨가에 따른 La0.7Sr0.3-xMgxMnO3 세라믹스의 구조적, 전기적 특성 (Structural and Electrical Properties of La0.7Sr0.3-xMgxMnO3 Ceramics with MgO Content)

  • 김현태;임정은;박병준;이삼행;이명규;박주석;김영곤;이성갑
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제36권3호
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    • pp.275-279
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    • 2023
  • La0.7Sr0.3-xMgxMnO3 (LSMMO) (x=0.05~0.20) specimens are fabricated by a solid phase sintering method, and the sintering temperature and time are 1,300℃ and 2 hours, respectively. The dependence of the crystalline structure according to the amount of Mg2+ contents is not observed, and all specimens show a polycrystalline rhombohedral crystal structure, the X-ray diffraction (110) peaks move to the high angle side with increasing the amount of Mg2+ contents. LSMMO specimens exhibit a granule-shaped microstructure with an average grain size of 1 ㎛ or less. Resistivity gradually decrease as the amount of Mg2+ contents increased. And in the La0.7Sr0.1Mg0.2MnO3 specimen, resistivity and B25/65-value are 36.7 Ω-cm and 394 K at room temperature, respectively. LSMMO specimens show a variable-range hopping (VRH) electrical conduction mechanism, and the negative temperature of coefficient of resistance (NTCR) is approximately 0.37~0.38%/℃.