• 한국세라믹학회지
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• 제37권4호
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• pp.295-301
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• 2000

The effect of V2O5 addition on the low temperature sintering of Pb(Mn1/3Sb2/3)O3-PZT ceramics, which is known as a prominent material for piezoelectric transformer application was studied, and the densification behavior and piezoelectric characteristics of the samples as a function of heating rate were also examined. V2O5 led the system to liquid phase sintering by forming liquid phase during sintering, which accelerated densification through the particle rearrangement in the early stage of sintering. The liquid phase mostly existed at grain boundaries retarded the evaporation of PbO, while the densification temperature and the weight loss of V2O5-free samples were higher than those of samples with V2O5. Faster heating improved the densification of the samples regardless of V2O5 addition. The low temperature sintering at 100$0^{\circ}C$ was achieved in PMS-PZT ceramics with high density and reasonable dielectric and piezoelectric characteristics. This result revealed optimistic way to the development of multi-layered piezoelectric transformers.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.260-260
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• 2007

강유전성 세라믹스 재료로써는 PZT계열의 세라믹재료가 널리 쓰이고 있다. 이는 우수한 유전 및 압전특성을 가지고 있으나, PbO을 다량 함유하고 있어 $1000^{\circ}C$이상에서 PbO가 급격하게 휘발되는 성질에 따라서 조성의 변동이 생겨 재현성이 어려우며 이를 방지하기 위하여 과잉 PbO를 첨가시키기 때문에 PbO휘발로 인한 강한 독성이 인체에 유해하다. 최근에는 Pb의 환경문제가 대두됨에 따라 이를 대체할 다른 물질의 개발이 활발하게 연구되고 있다. 대표적인 비납계 강유전 세라믹스인 $(Na_{0.5}K_{0.5})NbO_3$ ($d_{33}$ = 120 pC/N, Kp = 39%, Qm = 210, 이하 NKN라 표기) 조성은 $KNbO_3,\;NaNbO_3$ 상태도에 따라 순수한 NKN 세라믹스는 $1140^{\circ}C$에서 안정상을 가지나, 높은 온도로 인하여$Na_2O$와 $K_2O$가 쉽게 휘발됨에 따라 화학량 비의 변화가 생겨 이차 상을 형성하기도 한다. 따라서 본 연구에서는 $LiNbO_3$의 새로운 고용체를 추가시켜 기본 NKN조성에 압전성 및 고온에서의 상안정성을 향상시키고자 하였다. 최적 조성을 설계하기 위하여 (1-x)$(Na_{0.5}K_{0.5})NbO_3-xLiNbO_3$, x=(0,0.02,0.04,0.06,0.08)의 범위에서 조성을 변화시키면서 실험하였다. 시편 제작은 일반적인 세라믹스 소결 공정을 적용하였는데, $850^{\circ}C$에서 5시간 하소 후 $1080^{\circ}C$에서 2시간 소결하였다. 하소 및 소결 후에는 XRD분석을 통해 perovskite구조를 확인하였고, 미세구조 확인을 위해 주사전자현미경 (SEM)으로 관찰하였다. 압전특성을 평가하기 위해 압전 $d_{33}$-meter를 사용하였으며, impedance analyzer (HP 4194A)를 이용하여 전기적 특성을 측정하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제28권2호
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• pp.69-73
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• 2018

$100^{\circ}C$에서 0.03 M $FeCl_3$ 용액을 이용하여 수열법으로 제조한 80~90 nm의 ${\alpha}-Fe_2O_3$ 나노크기 입자의 결정 성장이 유연 frit 및 무연 frit에서 조사되었다. 두 종류의 frit 내에 있는 나노사이즈 ${\alpha}-Fe_2O_3$ 입자를 $800^{\circ}C$로 가열하였고 frit 내의 ${\alpha}-Fe_2O_3$ 입자의 평균 입경이 각각 200~210 nm과 150~160로 증가했다. 또한 ${\alpha}-Fe_2O_3$의 응집과 소결로 인해 결정 성장이 촉진된다는 사실도 확인되었다. 직경이 100 nm를 초과하는 큰 입자의 형성 비는 무연 frit에서 54 %, Pb가 함유된 유연 frit에서는 85 %였다. $800^{\circ}C$에서 frits 내에 있는 ${\alpha}-Fe_2O_3$ 입자를 가열함으로써, 평균 직경 7~9 nm의 기공이 ${\alpha}-Fe_2O_3$ 입자 내에 형성되었다. 이들 기공은 원래의 ${\alpha}-Fe_2O_3$ 입자 내의 한층 더 미세한 기공들로 구성된 다공성 구조에서 유래되었고, 소결 중 이들 미세 기공들은 입자에 갇혀있는 상태에서 서로 결합하여 7~9 nm의 기공 크기로 성장하였다.

• 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.

• 한국세라믹학회지
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• 제45권4호
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• pp.220-225
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• 2008

Lead-free ferroelectric ceramics are widely researched today for industrial applications as sensors, actuators and transducers. Since $Pb(Zr_aTi_{1-a})O_3$-(PZT) has high Curie temperature($T_C$), high piezoelectric properties near its morphotropic phase boundary(MPB) composition and small temperature dependence electrical behavior, it has been used to commercial materials for wide temperature range and different application fields. According to the tolerance factor concept, since the $Bi^{3+}$ cation with 12-fold coordinate has a smaller ionic radius than 12-fold coordinate $Pb^{2+}$, most bismuth based perovskites possess a smaller tolerance factor. Therefore, MPBs with a higher $T_C$ may be expected in $Bi(Me^{3+})O_3PbTiO_3$ solid solutions. As in lead based perovskite systems, it is clear that we need to explore more materials in simple or complex bismuth based MPB systems. The objective of this study is to investigate the $Bi(Ni_{1_a}X_a)O_3-PbTiO_3(X=Ti^{4+},\;Nb^{5+})$ perovskite solid-solution. For improving the electronic conduction problem, the magnesium and manganese modified system was also studied.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2006년도 춘계학술발표대회 및 제10회 신소재 심포지엄 논문개요집
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• pp.32.2-32.2
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• 2006

• 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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• 한국정보디스플레이학회 2004년도 Asia Display / IMID 04
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• pp.1099-1102
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• 2004

For the development of Pb-free low temperature sintering glass frits, $BaO-B_2O_3-SiO_2$ system was examined. The content of BaO and $B_2O_3$ was changed when the content of $SiO_2$ was fixed to 10 mol%. When the content of BaO was more than 60 mol% devitrification was observed. In the sintering temperature range between 520${\sim}$620 $^{\circ}C$, the optimum sintering temperature decreased as the content of BaO increased. When BaO ${\geq}$45 mol%, the glasses were crystallized after sintering. Candidate compositions are suggested in $BaO-B_2O_3-SiO_2$ system, which can replace the PbO containing glass system.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.1056-1060
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• 2004

In this study, 0.96B $i_{0.5}$($Na_{0.84}$ $K_{0.16}$)$_{0.5}$Ti $O_3$ + 0.04SrTi $O_3$ + 0.3 wt% N $b_2$ $O_{5}$+0.2 wt% L $a_2$ $O_3$ + xwt % Mn $O_2$ were investigated as a function of the amount of Mn $O_2$ addition in order to improve dielectric and piezoelectric properties of Lead-free piezoelectric ceramics. With increasing the amount of Mn $O_2$ addition, the density, electromechanical coupling factor( $k_{p}$), piezoelectric constant( $d_{33}$, $g_{33}$) and curie temperature (Tc) showed the maximum value of 5.7 g/㎤, 38 %, 219 pC/N, 26 mVㆍm/N and 32$0^{\circ}C$ at 0.1 wt% Mn $O_2$ addition, respectively, and mechanical quality factor( $Q_{m}$ ) showed the maximum value of 158 at 0.3 wt% Mn $O_2$ addition.ddition.ion.n.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.307-307
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• 2010

최근 유한연료의 고갈로 인해 세계 유가가 불안정 됨으로서 대체 에너지에 대한 연구가 많이 진행 되고 있다. 특히 압전 소자를 이용한 에너지 하베스팅은 압전 역효과를 이용한 것으로서 주변에서 무의미하게 버려지는 진동이나 바람, 열 에너지를 실 생활에 사용할 수 있는 전기 에너지로 변환할 수 있는 유망한 기술 중 하나이다. 이러한 에너지 하베스팅 기술은 일본과 같은 선진국에서 이미 지하철 및 일반 다리와 같이 진동이 극히 많은 곳에서 응용되고 있다. 이러한 에너지 하베스팅 기술을 응용 하려면 전압출력 계수($g_{33}$)가 높아야 한다. 이것은 압전 d 상수와 유전상수에 영향을 많이 받는 것으로 알려져 있다. 현재가지 응용되는 압전 하베스팅 조성은 Pb(Zr,Ti)$O_3$ (PZT)를 기초로한 세라믹이 응용되고 있다. Pb(Zr,Ti)$O_3$ (PZT) 세라믹은 Morpohotropic phase boundary(MPB)에서 전기기계 결합계수 (kp) 와 기계적 품질계수 (Qm) 이 각각 0.5와 500으로 우수한 특성을 나타낸다. 또한 큐리온도 (Tc) 도 $400^{\circ}C$로 온도 안정성 또한 높다. 하지만 $1000^{\circ}C$ 이상에서 소결하는 PbO는 소결 중 급격한 휘발로 환경적 오염 뿐 아니라 특성의 저하를 야기시킨다. 그래서 몇몇 나라에서는 그 사용을 제한하고 점차적으로 사용을 줄여 나가고 있는 동시에 PbO가 첨가되어 있지 않은 Lead-Free 세라믹의 연구가 많이 진행되고 있다. Lead-Free 세라믹 중 alkaline niobate를 기초로 한 페로브스카이트 구조의 ($Na_{0.5}K_{0.5})NbO_3$ (NKN) 은 PbO를 기초로 한 세라믹을 대체할 유망한 후보자 중 하나이다. 하지만 NKN세라믹의 K 성분의 조해성 및 고온에서의 휘발로 인해 일반 적인 소결 방법으로는 고밀도의 세라믹을 얻기 매우 어렵다. 그래서 Hot pressing, Hot forging, RTGG(Reactive Template Grain Growth), SPS(Spark plasma Sintering)와 같은 특별한 소결 법을 이용하거나 $K_8CuNb_4O_{23}$(KCN) 이나 $K_{5.4}Cu_{1.3}Ta_{10}O_{29}$(KCT) 등을 첨가하여 그 소결성을 향상 시키는 방법도 있다. 또한 압전 d상수를 향상 시키기 위해 $Nb_2O_5$나, $La_2CO_3$, $CeO_2$, $Li_2CO_3$ 등을 치환함으로써 압전 d상수를 향상 시켜 전압출력 계수를 높이는 연구 또한 많은 보고가 되어 있다. 특히 $Li_2CO_3$의 첨가는 일반 적인 소결 방법으로도 밀도의 조밀함을 향상 시켜 그에 따른 높은 유전율과 전기기계 결합계수, 압전 d상수를 가져 많은 연구가 되어지고 있다. 그래서 본 연구에서는 일반적인 ($K_{0.5}N_{0.5})_{1-x}Li_x(Nb_{0.96}Sb_{0.04})O_3$ + 0.2mol%$La_2O_3$ + 1.2mol%$K_8CuNb_4O_{23}$ 세라믹에 x(=Li) 치환에 따른 유전 및 압전특성을 조사하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권7호
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• pp.2570-2575
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• 2024

The study aims to develop a novel, lead-free, flexible and lightweight composite shielding material against ionizing radiation. For this, it was used bismuth oxide (Bi₂O₃) in RTV-2 silicon matrix. The shielding tests were carried out in both diagnostic X-ray energies and intermediate gamma-ray energy range of up to 662 keV to determine the radiation attenuation properties of this material in terms of attenuation ratio, half value layer, tenth value layer, mean free path and lead equivalency of samples in weight of 30%, 40%, 50% in Bi₂O₃. In the diagnostic X-ray energy range, half value layer, tenth value layer and lead equivalency (in mm Pb) of the produced samples were measured at 80 and 100 kVp narrow beam conditions according to the requirements of EN IEC 61331-1 standard. The results show that lead equivalent values of the produced novel sheets was measured to be 0.16 mm Pb, corresponding to a 6 mm thickness of the flexible sample when it contains 30% wt. Bi₂O₃ in RTV matrix. The experimental findings for durability and flexibility also indicated that this new RTV-based flexible, lead -free shielding composite can be used safely for especially for manufacturing aprons, garments and thyroid guards used in mammography, radiology, nuclear medicine and dental applications in practice.