• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제37권2호
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• pp.141-147
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• 2024

강유전체, 압전체 및 전왜 재료의 전기-기계적 반응의 기본 원리를 이해하기 위해 전기장 인가에 따른 변형 측정법은 널리 사용되고 있다. 특히, 전기 자극에 반응하는 압전 재료의 변형 특성을 이해하는 것은 압전 액츄에이터, 음향 장치, 초음파 발생기와 같은 부품을 연구하고 개발하는 데 중요하다. 이 튜토리얼 논문에서는 다양한 산업 분야에서 널리 사용되는 변위 측정 장치인 선형 가변 차동 변환기(linear variable differential transducer, LVDT)의 구성 요소와 작동 원리를 소개한다. 또한 전기장을 인가하여 강유전체, 압전체 또는 전왜 재료의 변형 특성을 측정하기 위해 LVDT를 사용하는 실험 장치의 구성을 소개한다. 그리고 이 논문에는 LVDT 실험 장치를 통해 얻은 간단한 측정 결과와 분석이 포함되어 있어서 다양한 재료의 전기-기계 상호 작용 연구 방법에 대해 유용한 정보를 제공한다.

• 한국분말재료학회지
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• 제31권1호
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• pp.16-22
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• 2024

Composite-based piezoelectric devices are extensively studied to develop sustainable power supply and self-powered devices owing to their excellent mechanical durability and output performance. In this study, we design a lead-free piezoelectric nanocomposite utilizing (Ba_0.85 Ca_0.15)(Ti_0.9Zr_0.1)O₃ (BCTZ) nanomaterials for realizing highly flexible energy harvesters. To improve the output performance of the devices, we incorporate porous BCTZ nanowires (NWs) into the nanoparticle (NP)-based piezoelectric nanocomposite. BCTZ NPs and NWs are synthesized through the solid-state reaction and sol-gel-based electrospinning, respectively; subsequently, they are dispersed inside a polyimide matrix. The output performance of the energy harvesters is measured using an optimized measurement system during repetitive mechanical deformation by varying the composition of the NPs and NWs. A nanocomposite-based energy harvester with 4:1 weight ratio generates the maximum open-circuit voltage and short-circuit current of 0.83 V and 0.28 ㎂, respectively. In this study, self-powered devices are constructed with enhanced output performance by using piezoelectric energy harvesting for application in flexible and wearable devices.

• Advances in materials Research
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• 제5권2호
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• pp.93-105
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• 2016

KNN-based ceramics modified with small amounts of $Bi_4Zr_3O_{12}$ (BiZ) has been synthesized using high-throughput experimentation (HTE). The results from X-ray diffraction show that for samples with base composition $(K_{0.5}Na_{0.5})NbO_3$ (KNN), the phase present changes from orthorhombic to pseudo-cubic with more than 0.2 mol% BiZ addition; for samples with base composition $(K_{0.48}Na_{0.48}Li_{0.04})(Nb_{0.9}Ta_{0.1})O_3$ (KNNLT), the phase present changes from a mixture of orthorhombic and tetragonal symmetry to pseudo-cubic with more than 0.4 mol % while for samples with base composition $(K_{0.48}Na_{0.48}Li_{0.04})(Nb_{0.86}Ta_{0.1}Sb_{0.04})O_3$ (KNNLST), the phase present is tetragonal with <0.3 mol% BiZ addition and transforms to pseudo-cubic with more dopant addition. The microstructures of the samples show that addition of BiZ decreases the average grain size and increases the volume of pores at the grain boundaries. The values of dielectric constant for KNN and KNNLT compositions increase slightly with BiZ addition while that for KNNLST decreases gradually with BiZ addition. The dielectric loss values are between 0.02 and 0.04 for KNNLT and KNNLST compositions while they are ~ 0.05 for KNN samples. The resistivity values increases with BiZ addition and values in the range of $10^{10}{\Omega}cm$ and $10^{12}{\Omega}cm$ are obtained. The piezoelectric charge coefficient ($d{^*}_{33}$) is highest for KNNLST samples and decreases gradually from ~400 pm/V to ~100 pm/V with BiZ addition.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2001년도 하계학술대회 논문집
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• pp.959-962
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• 2001

In this study, the piezoelectric and dielectric properties and Temperature stability of resonant frequency with MnO$_2$doped 0.36Pb(Sc$_{1}$2/Nb$_{1}$2/)O$_3$- 0.25Pb(Ni$_{1}$3/Nb$_{2}$3/)O$_3$-0.39PbTiO$_3$(hereafter PSNNT) were investigated. The tetagonality of crystal structure was developed with increasing MnO$_2$additive content. With increasing MnO$_2$additive content, the electromechanical coupling factor and quality factor were increased. Electromechanical coupling k$_{p}$ and quality factor Q$_{m}$ at MnO$_2$doped with 2.0mol% were showed highest value of 55.6% and 252. In the case of specimen for MnO$_2$doped with 2mol%, temperature dependance of resonant frequency had a good properties.ies.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2002년도 하계학술대회 논문집 Vol.3 No.2
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• pp.613-617
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• 2002

The ceramic filters were developed using technology similar to that of quartz crystal and electromechanical filter. However, the key to this development involved the theoretical analysis of vibration modes and material improvements of piezoelectric ceramics. The primary application of ceramic filters has been for consumer-market use. Accordingly, a major emhpasis has involved mass production technology, leading to low-priced devices. A typical ceramic filter includes monolithic resonators and capacitors packaged in unique configurations. Nakazawa developed a double-mode resonator as two acoustically coupled single resonators. And he developed 10.7MHz crystal filters using multi-energy trapping mode of thickness shear vibration. He succeeded in realizing a two-pole band pass filter response without external inductance by splitting a dot electrode to creat coupled symmetric and antisymmetric vibration modes. Accordingly, the simulation for ceramic filter were important. So that, this paper were investigated the pass frequency of filter on the electrode length and thickness of ceramic.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2006년도 추계학술대회 논문집 Vol.19
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• pp.228-229
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• 2006

본 연구에서는 초음파 모터 등의 고출력 액츄에이터에 응용 가능한 $04Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3-6Pb(Zr_xTi_{1-x})O_3$ 조성시스템에 소결온도를 달리하여 압전, 유전특성 및 미세구조에 관해 고찰하였다. 본 조성을 $1200^{\circ}C$ 온도에서 2, 4, 6, 8시간 소결하여 시편을 제조하였으며 이의 결정구조 및 미세조직을 분석하였다. 소결시간 증가에 따라 전기기계결합계수와 기계적품질계수는 증가하였으며, 압전상수는 Zr(Zr+Ti)비 0.390까지 증가하였으나 그 이상 증가함에 따라 감소하였다. 압전특성은 $1200^{\circ}C$에서 4시간 소결한 Zr=0.390인 조성에서 ${\varepsilon}_r$ = 4487, $k_p$ = 0.72. $d_{33}$ = 710, $Q_m$ =109의 우수한 특성을 나타내었다.

• 한국재료학회지
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• 제5권2호
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• pp.178-183
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• 1995

본 연구에서는 상온에서 정방성 조성인 $Pb_{0.9888}Sr_{0.012}(Zr_{0.52}Ti_{0.48})O_{3}$계 세라믹스를 소결 후 직류전계 및 코로나를 이용하는 방법으로 소결시편을 분극한 후 분극방법에 따른 시편의 압전특성을 조사하였으며, 열화현상을 평가하기 위한 방법으로 시편의 내부응력의 차이를 조사하였다. 이 결과 코로나 분극방법은 직류분극에 비하여 $30^{\circ}C$정도 저온에서도 최대 Kp값을 얻을 수 있었으며 열화현상이 천천히 진행되었고 절연파괴가 발생하지 않는 등의 장점이 관찰되었다. 그러나 Kp값은 직류분극의 경우가 코로나 분극에 비하여 약 9~10%정도 높은 값을 나타내었다.

• 한국음향학회지
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• 제14권2호
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• pp.73-79
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• 1995

현재 사용중인 초음파 트랜스듀서는 종피 또는 횡피 중 하나를 발생하도록 구성되어 있다. 본 연구는 단일 PZT소자로서 종파와 횡파를 동시에 발생 할 수 있는 2 중 모우드 트랜스듀서 의 초음파 발생 메커니즘을 조사하였다. 분극처리한 압전 세라믹 PZT의 결정구조는 상온에서 hexagonal (6mm) 이다. 트랜스듀서가 종. 횡액를 동시에 큰 강도로 발생하는 최적 절단면을 결정하기 위하여 PZT 소자의 효율을 회전각의 함수로 조사하였다 그리고 선택된 절단면에 대하여 소자의 임피던스 변화를 유한요소법으로 분석하고, pulse-echo 시뮬레이션으로 파형을 관찰하였다. 이론적 결과를 실험을 통해 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제18권2호
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• pp.18-24
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• 1999

본 논문에서는 일반적인 loudspeaker에 비해 지향성이 높고, 광대역 특성을 가지는 초음파 스피커를 개발하고자 하였다. 스피커의 최적 구조를 위해 스피커 소자에서 압전 세라믹과 금속진동판의 재질 및 크기, 그리고 스피커 소자의 지지방식과 외장 케이스를 설계하였다. 설계결과를 바탕으로 초음파 스피커를 제작하고, 그 성능을 분석하여 설계이론의 타당성을 검증하였다. 제작에서는 큰 음압을 구현하기 위하여 초음파 배열 스피커를 설계, 제작하여 성능을 분석하였다. 본 연구에서 수립되어진 초음파 스피커의 설계 및 제작기법은 향후, 좋은 지향성과 넓은 대역폭을 가지는 스피커 개발에 유용하게 활용될 수 있을 것이다.

• 한국세라믹학회지
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• 제32권6호
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• pp.748-760
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• 1995

Pyroelectric properties, figure of merits, and the other properties of the Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 system, as expected to have excellent pyroelectric properties in the operating temperature range of pyroelectric type infrared sensor, were investigated. In the Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-Pb(Fe1/2Nb1/2)O3 system, suppression of the pyrochlore phase depended on sintering condition, as like sintering temperature, holding time, sintering atmosphere. The specimen, sintered by the same composition atmosphere powder at 105$0^{\circ}C$ for 1.5h, possessed the best physical property. It was found that the piezoelectric parameters were mainly depended on the amount of spontaneous polarization and then the 0.2PZN-0.8PFN showed the best pyro- and piezoelectric properties. In terms of the experimental method, two pyroelectric-testing methods, i.e. static and dynamic methods, had a same tendency. Also the result of pyroelectric testing by the static method indicated that the diffuse phase transitiion resulted in the temperature difference of phase transition between dielectric constant and pyroelectric coefficient.