• 제목/요약/키워드: Piezoelectric Ceramics

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Ca가 치환된 $PbTiO_3$계 세라믹스의 압전 특성에 관한 연구 (A Study on the Piezoelectric Characteristics of Ca-Substituded $PbTiO_3$ Ceramics)

  • 박정흠;윤석진;이두희;백동수;박창엽
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 1992년도 하계학술대회 논문집 B
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    • pp.744-746
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    • 1992
  • In this study, we investigated structural, electrical characteristics and studied the conditions which improved hydrostatic constants in hydrophones as we changed x = 0.1, 0.25, 0.35, 0.4 and y = 0.04, 0.08, 0.12, 0.16 in $(Pb_{1-x}Ca_x)[(Mg_{1/3}Nb_{2/3})_yTi_{1-0.01}Mn_{0.01}]O_3$ ceramics in which Ca was substituted with Pb and $Pb(Mg_{1/3}Nb_{2/3})O_3$ was added to decrease sintering temperature in $PbTiO_3$. When Ca was substituted 0.25[mol], the largest electro-mechanical anisotropy ($k_t/k_p$) was found ($k_t{\fallingdotseq}50,k_p{\fallingdotseq}4$), and the less $Pb(Mg_{1/3}Nb_{2/3})O_3$ and the stronger poling field, the larger this anisotropy was. When Ca=0.25[mol], $Pb(Mg_{1/3}Nb_{2/3})O_3=0.08[mol]$ were substituted, ($k_t/k_p$)(=12, 3) was large, permittivity was low and hydrostatic constants were high. Therefore, this composition is promising as wide band ultrasonic devices in water.

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비화학양론 Sr1±xBi2±yTa2O9 과 Sr1±xBi2±yNb2O9 세라믹의 유전 및 압전 특성 (Dielectric and Piezoelectric Properties of Nonstoichiometric Sr1±xBi2±yTa2O9 and Sr1±xBi2±yNb2O9 Ceramics)

  • 조정아;박성은;송태권;김명호;이호섭
    • 한국재료학회지
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    • 제13권6호
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    • pp.360-364
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    • 2003
  • $Sr_{l}$ $\pm$x/$Bi_{2}$ $\pm$y/$Ta_2$ $O_{9}$ and $Sr_{l}$ $\pm$$Bi_{x}$ $2\pm$y$Nb_2$$O_{9}$ ceramics were prepared by a solid state reaction method. X-ray diffraction analysis indicated that single-phase of Bi-layered perovskite was obtained. According to Sr/Bi content ratio, Curie temperature( $T_{c}$), electromechanical factor($K_{p}$ ) and mechanical quality factor($Q_{m}$ ) were measured. The Curie temperature of SBN(SBT) rose from $414^{\circ}C$(314$^{\circ}C$) to $494^{\circ}C$(426$^{\circ}C$) when Sr/Bi content ratio was increased. In the case of Sr/Bi content ratio = 0.55/2.3, the maximum value of the mechanical quality factor $Q_{m}$ of SBT and SBN were obtained 3320 and 1010, respectively.

투광성 Ba(La1/2Nb1/2)O3-PbZrO3-PbTiO3세라믹의 강유전 및 전기광학특성에 관한 연구 (A Study on the Ferroelectic and Electrooptical Properties of the Transparent Ba(LaS11/2TNbS11/2T)OS13T-PbZrOS13T-PbTiOS13T Ceramics)

  • 김준수;류기원;박영희;박창엽
    • 대한전기학회논문지
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    • 제41권8호
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    • pp.858-868
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    • 1992
  • 0.085Ba(LaS11/2TNbS11/2T)OS13T-0.915Pb(ZrS1yTTiS11-yT)OS13T (0.45$\leq$y$\leq$0.65) transparent electrooptic ceramics were fabricated by two-stage sintering method. The structural, ferroelectric and electrooptic properties were investigated varying composition and second sintering time. Also the possibility of application to electrooptic device was studied. If we increase the PbZrOS13T contents, dielectric constants were increased and Curie temperature was decreased. In the composition of 0.55[mol] PbZrOS13T, electromechanical coupling factor and piezoelectric charge constant were the highest values of 43[%] and 173x10S0-12T[C/N], respectively. Mechanical quality factors were decreased with the increasing PbZrOS13T contents. Light transmittance was increased with wavelength when measured from 300[nm] to 900[nm], and with PbZrOS13T contents in the range of 0.50[mol]-0.65[mol], and had the highest value of 67[%] in the composition of 0.65[mol] PbZrOS13T. From the results of ferroelectric hysteresis loop and transmitted light intensity with electric field, the specimens with compositions of 0.65,0.60,0.55[mol] PbZrOS13T were applicable to electrooptic memory device and those with compositions of 0.50,0.45[mol] PbZrOS13T were applicable to linear electrooptic device.

Effects of High-Energy Ball Milling and Sintering Time on the Electric-Field-Induced Strain Properties of Lead-Free BNT-Based Ceramic Composites

  • Nga-Linh Vu;Nga-Linh Vu;Dae-Jun Heo;Thi Hinh Dinh;Chang Won Ahn;Chang Won Ahn;Hyoung-Su Han;Jae-Shin Lee
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제36권5호
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    • pp.505-512
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    • 2023
  • This study investigated crystal structures, microstructures, and electric-field-induced strain (EFIS) properties of Bi-based lead-free ferroelectric/relaxor composites. Bi1/2Na0.82K0.18)1/2TiO3 (BNKT) as a ferroelectric material and 0.78Bi1/2(Na0.78K0.22)1/2TiO3-0.02LaFeO3 (BNKT2LF) as a relaxor material were synthesized using a conventional solid-state reaction method, and the resulting BNKT2LF powders were subjected to high-energy ball milling (HEBM) after calcination. As a result, HEBM proved a larger average grain size of sintered samples compared to conventional ball milling (CBM). In addition, the increased sintering time led to grain growth. Furthermore, HEBM treatment and sintering time demonstrated a significant effect on EFIS of BNKT/BNKT2LF composites. At 6 kV/mm, 0.35% of the maximum strain (Smax) was observed in the HEBM sample sintered for 12 h. The unipolar strain curves of CBM samples were almost linear, indicating almost no phase transitions, while HEBM samples displayed phase transitions at 5~6 kV/mm for all sintering time levels, showing the highest Smax/Emax value of 700 pm/V. These results indicated that HEBM treatment with a long sintering time might significantly enhance the electromechanical strain properties of BNT-based ceramics.

비납계 (Na,K)NbO3-M(Cu,Nb)O3, (M = Ca, Sr, Ba) 압전 세라믹의 비정상 결정 성장 거동 비교 (Comparison of Abnormal Grain Growth Behavior of Lead-Free (Na,K)NbO3-M(Cu,Nb)O3, (M = Ca, Sr, Ba) Piezoelectric Ceramics)

  • 정승운;임지호;정한보;지성엽;최승곤;정대용
    • 한국재료학회지
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    • 제30권7호
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    • pp.343-349
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    • 2020
  • NKN [(Na,K)NbO3] is a candidate lead-free piezoelectric material to replace PZT [Pb(Zr,Ti)O3]. A single crystal has excellent piezoelectric-properties and its properties are dependent of the crystal orientation direction. However, it is hard to fabricate a single crystal with stoichiometrically stable composition due to volatilization of sodium during the growth process. To solve this problem, a solid solution composition is designed (Na,K)NbO3-Ba(Cu,Nb)O3 and solid state grain growth is studied for a sizable single crystal. Ceramic powders of (Na,K)NbO3-M(Cu,Nb)O3 (M = Ca, Sr, Ba) are synthesized and grain growth behavior is investigated for different temperatures and times. Average normal grain sizes of individual specimens, which are heat-treated at 1,125 ℃ for 10 h, are 6.9, 2.8, and 1.6 ㎛ for M = Ca, Sr, and Ba, respectively. Depending on M, the distortion of NKN structure can be altered. XRD results show that (NKN-CaCuN: shrunken orthorhombic; NKN-SrCuN: orthorhombic; NKN-BaCuN: cubic). For the sample heat-treated at 1,125 ℃ for 10 h, the maximum grain sizes of individual specimens are measured as 40, 5, and 4,000 ㎛ for M = Ca, Sr, and Ba, respectively. This abnormal grain size is related to the partial melting temperature (NKN-CaCuN: 960 ℃; NKN-SrCuN: 971 ℃; NKN-BaCuN: 945 ℃).

1-3형 압전복합체의 전기-기계 결합성능에 대한 수치해석 (Numerical analysis for electro-mechanical coupling performance of 1-3 type Piezo-composite)

  • 신호용;김종호;임수진;임종인
    • 한국결정성장학회지
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    • 제21권6호
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    • pp.253-258
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    • 2011
  • 본 연구에서는 1_3형 압전복합체(1-3 type piezo-composite)의 전기-기계적 성능을 수치적으로 분석하였다. PZT 세라믹스의 압전물성 계산치를 실험치와 비교하여 수치 해석방법의 정확성을 검증하였다. 그리고 구성재료의 부피 비 및 물성, PZT 기둥의 종 횡비(aspect ratio) 등이 복합체의 $k_t$특성에 미치는 영향을 해석하였다. 그 결과, PZT 부피 비가 30 vol%까지 증가함에 복합체의 $k_t$ 특성은 급격하게 증가하다가 그 이상의 영역에서는 일정한 값에 수렴한다. 그리고 상대적으로 유연한 폴리머를 사용한 복합체가 전반적으로 우수한 $k_t$ 특성을 갖는다. 또한 PZT 부피비가 30 % 이하인 경우, 복합체의 $k_t$ 특성은 PZT 기둥의 종횡 비에 많은 영향을 받는다. 그러므로 $k_t$ 특성 향상을 위해서는 상대적으로 유연한 폴리머 및 우수한 압전특성의 PZT를 사용하여 복합체를 구성하는 것이 유리하다.

하이드로폰용 결정화 유리의 제조 및 전기적 특성 (Preparation and Electrical Properties of Piezoelectric Glass-Ceramics for Application in Hydrophones)

  • 박성수;이창희;이현;이헌수;손명모;박희찬
    • 한국재료학회지
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    • 제8권12호
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    • pp.1146-1151
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    • 1998
  • 열처리 온도 및 시간의 변화에 따라 $PbO-TiO_2$-$A1_2O_3$-$SiO_2$유리계의 열처리된 시편들에서 perovskite $PbTiO_3$ 결정의 결정화 거동을 X선 회절 (XRD)과 주사 전자 현미경 (SEM)에 의하여 조사하였다 고온에서 장시간 동안 열처리된 시편은 높은 결정화도를 나타내었다. 열처리 시간이 증가할수록 $610^{\circ}C$$650^{\circ}C$ 에서 열처리된 시편들의 유전 상수는 증가했지만, $800^{\circ}C$에서 열처리된 시편의 유전 상수는 감소하였다. 시편들의 손실 정접은 열처리 조건에 거의 영향을 받지 않았다. $800^{\circ}C$에서 1h, 2h 및 8h 동안 열처리된 시편들의 압전 계수는 $1.0\times10^{-12}~8.0$\times$10^{-12}C/N$ 정도 이었다.

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저온소성용 PZT 세라믹스의 치밀화에 미치는 첨가제의 영향 (Influence of Additives on Densification of Low-Temperature PZT Ceramics)

  • 박용갑
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제8권5호
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    • pp.995-999
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    • 2007
  • 저온 소결용 압전 세라믹 소결체의 치밀화에 미치는 첨가제의 영향을 조사하기 위하여 $PbZrTiO_3$(PZT) 분말을 제조하였으며, 이 PZT 분말을 이용하여 제조한 압전 세라믹스의 치밀화에 미치는 첨가제의 영향을 조사하였다. 첨가제는 $wB_2O_3-xBi_2O_3-zCuO$$LiBiO_2-CuO$ 두 종류가 제조되었으며 이 들 첨가제의 양을 변화 시켜 효과를 조사하였다. PZT 분말에 소결조제로서 1wt.% 의 $LiBiO_2-CuO$를 첨가하여 시편을 제조한 후, $800{\sim}1200^{\circ}C$까지의 온도 범위에서에서 소결한 결과 $900^{\circ}C$에서 최고의 소결밀도를 나타내었다. 소결된 압전체의 결정상을 분석하기 위하여 X-선회절분석을 시행하였으며, $900^{\circ}C$의 저온에서 소결한 $PbZrTiO_3$의 시편의 미세조직을 관찰하기 위하여 주사전자현미경(SEM)을 이용하였다. X-선 회절분석에서는 잘 발달된 PZT 상이 나타났으며, SEM 관찰 결과 평균입경은 $2{\sim}4\;{\mu}m$의 페로브스카이트 결정으로 균일하고 치밀한 조직을 나타내었으며, 높은 소결성은 첨가제에 의한 액상소결에 기인한다.

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우주환경하에서의 진동자의 주파수 변화 측정에 의한 질량 측정 시스템 및 방법

  • 김연규;김종우;김광식;최기혁
    • 항공우주기술
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    • 제4권2호
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    • pp.216-219
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    • 2005
  • 이 논문은 무중력환경에서 작은 질량을 측정하기 위한 시스템의 설계와 테스트 결과 분석을 보여준다. 무중력환경에서는 지상에서와 같이 중력에 이용하여 무게를 측정하는 것은 어렵다. 그래서 여기서 제안된 방법은 측정하고자 하는 샘플의 무게에 대한 함수인 공진주파수를 측정하는 것이다. 우리가 무게에 대한 공진주파수를 안다면 샘플의 공진주파수를 측정하여 그 질량을 알 수 있다. 그래서 피에조 세라믹이라는 물질을 이용하여 시스템을 만든 후 실제로 측정하였다. 이 시스템은 여러 문제가 있었지만, 우리는 미지의 물체의 질량을 측정할 수 있었다.

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금속-압전세라믹스로 구성된 음향소자의 설계 및 음향특성 (Design and Acoustic Properties of Acoustic Device with Metal-Piezoceramic Circular Plate)

  • 고영준;이상욱;남효덕;장호경
    • 한국음향학회:학술대회논문집
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    • 한국음향학회 2000년도 하계학술발표대회 논문집 제19권 1호
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    • pp.275-278
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    • 2000
  • In this study, the acoustic transducer of a thin circular disc-type with PZT/Metal was designed. The dielectric and piezoelectric properties of $0.5wt\%$ $MnO_2$ and NiO doped 0.1Pb($Mg_{1/3}$$Nb_{2/3}$)$O_3$-$0.45PbTiO_3$-$0.45PbZrO_3$ ceramics were investigated aiming at acoustic transducer applications. The vibration characteristics for the laminated circular plate was analyzed for the various thickness and diameter of the piezoceramic layer and metal layer. The acoustic characteristics which is radiated from the acoustic transducer within the finite space was simulated using the finite element method. It has been observed that the characteristics of the sound pressure ard impedance response calculated for the various models of the size and geometry of acoustic transducer.

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