• 한국세라믹학회지
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• 제48권5호
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• pp.467-470
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• 2011

Pb(Zr,Ti)$O_3$ (PZT) based ceramics with superior piezoelectric properties have been extensively used in various domestic and industrial appliances. However, PZT ceramics causing environmental contamination and health problems need to be eventually replaced by any of Pb-free materials. $(Na_{0.53}K_{0.47})(Nb_{1-x}Ta_x)O_3$ (NKNT), one of Pb-free piezoelectric ceramics, has long been known but its properties are not fully understood and developed. In this study, dielectric and piezoelectric properties of Pb-free NKNT ceramics were studied with Ta substitution for B-site at x = 0~0.6. It was found that polymorphic phase transition (PPT) between orthorhombic and tetragonal phases was notably influenced by Ta substitution. The highest piezoelectric coefficient ($d_{33}$) of 284 pC/N was occurred at x = 0.45.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.76-76
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• 2009

PZT세라믹스는 높은 압전특성과 우수한 큐리온도($400^{\circ}C$)를 보유하고 있어 오래시간에 걸쳐 주목받고 있다. 현재 압전변압기, 액츄에이터, 센서등의 압전소자는 PZT를 이용하여 제작하고 있지만 PZT는 고온 소결시 PbO의 휘발이 환경오염을 초래하며 인체의 유해하다는 연구결과가 나왔다. 이에 최근에는 PbO가 포함 되지않은 무연(lead-free)계 압전세라믹스가 주목받고 있다. 무연 압전 세라믹스의 종류로는 Bi-layer-structured ceramics, Bi-perovskite type ceramics, NKN base ceramics 가 존재하고 있다. 그 중 $(Na_{0.5}K_{0.5})NbO_3(NKN)$ 세라믹스는 높은 큐리온도와($400^{\circ}C$)와 높은 전기기계 결합계수(약 36%)를 보유하고 있어 많은 연구가 이루어 지고 있다. 하지만 NKN은 PZT에 비하여 치밀성이 낮으며 일반적인 산화물 소결방법으로는 밀도를 높이기가 어려운 단점이 존재한다. 이를 개선하기 위한 방법으로 hot pressing와 spak plasma sintering, RTGG와 같은 방법으로 밀도를 높일수 있지만 비용이 많이 들어 일반적으로 사용이 어렵다. 다른 방법으로 NKN에 첨가물을 넣는 방법을 사용하고 있는데 방법으로 $LiNbO_3$, $LiTiO_3$, $LiSbO_5$를 첨가하여 개선하는 방법이 있다. 본 실험은 첨가물을 넣는 방식으로 비화학양론적 $(Na_{0.5}K_{0.5})_{0.97}(Nb_{0.9}Ta_{0.1})O_3(NKNT)$조성에 CuO를 mol%로 변화주어 유전 및 압전 특성을 조사하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제26권2호
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• pp.104-108
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• 2013

In this paper, the $0.95(Na_{0.5}K_{0.5})_{0.04}[(Nb_{0.8}Ta_{0.20})_{0.994}Co_{0.015}]O_3$(abbreviated as NKNT) + $0.05KNbO_3$ lead-free piezoelectric ceramics were synthesized by the conventional mixed oxide method route with normal sintering. And also, the effects of calcination temperature on the microstructure, dielectric properties, and piezoelectric properties were investigated. A polymorphic phase transition(PPT) between orthorhombic and tetragonal phases was observed in specimens calcined at $810^{\circ}C{\sim}850^{\circ}C$. The ceramics calcined at $830^{\circ}C$ showed excellent piezoelectric properties: $d_{33}$= 179 pC/N, $k_p$= 0.384, $Q_m$= 79.73). These results indicate that the ceramic is a promising candidate material for lead-free piezoelectric ceramics.