The model cavity scramjet engine experiments are carried out using T3 free-piston shock tunnel. Upstream hydrogen fuel is injected before the cavity with different injection pressure. OH planar laser-induced fluorescence is used to investigate the combustion zone and piezoelectric pressure transducers are used to define the pressure rise due to the combustion. Main combustion region is a mixing layer which is between air and fuel. Also high OH fluorescence signal is appeared in the shear layer above the cavity in high equivalence ratio. From the OH signal in the cavity, this fuel injection system can be a role as a flame- holder.
In this study, piezoelectric transducers were designed and manufactured using PZT-5A which had relatively high electromechanical coefficient, NDT system was developed with was able to inspect automatically using stepping motors, PC-Lab, and PC-Scope The optimum design conditions for NDT were presented and verified comparing PZT-5A probes with comercial probes. It was proved with comercial probes. It was proved by simulation and experiments that Epoxy is good as material of matching and backing layers. The envelope was reduced 60% with matching layer and 76% with matching and backing layer. NDT was successfully carried out for aluminum test pieces. Distance error of PZT-5A probe was 2.8%.
The First Order Shear Deformation Theory (FOSDT) is considered to study the dynamic behavior of a bimorph beam. A delamination zone between the upper and the lower layer has been taken into consideration; the beam is discretised using the finite elements method (FEM). Several parameters are taken into consideration like structural damping, the geometry, the load nature and the configurations of the boundary conditions. Results show that the delamination between the upper and the lower layer affects considerably the actuation.
Room temperature powder spray in vacuum process, so called Aerosol deposition (AD) is a room temperature (RT) process to fabricate thick and dense ceramic films, based on collision of solid ceramic particles. This technique can provide crack-free dense thin and thick films with thicknesses ranging from sub micrometer to several hundred micrometers with very fast deposition rates at RT. In addition, this technique is using solid particles to form the ceramic films at RT, thus there is few limitation of the substrate and easy to control the compositions of the films. In this article, we review the progress made in synthesis of piezoelectric thin/thick films, multi-layer structures, NTC thermistor thin/thick films, oxide electrode thin films for actuators or sensor applications by AD at Korea Institute of Materials Science (KIMS) during the last 4 years.
The ZnO nanowire (NW)-based nanogenerators (NGs) can have rectifying current and potential generated by the coupled piezoelectric and semiconducting properties of ZnO by variety of external stimulation such as pushing, bending and stretching. So, ZnO NGs needed to enhance durability for stable properties of NGs. The durability of the metal electrodes used in the typical ZnO nanogenerators(NGs) is unstable for both electrical and mechanical stability. Indium tin oxide (ITO) is used as transparent flexible electrode but because of high cost and limited supply of indium, the fragility and lack of flexibility of ITO layers, alternatives are being sought. It is expected that carbon nanotube and Ag nanowire conductive coatings could be a prospective replacement. In this work, we demonstrated transparent flexible ZnO NGs by using CNT/Ag nanowire hybrid electrode, in which electrical and mechanical stability of top electrode has been improved. We grew vertical type ZnO NW by hydrothermal method and ZnO NW was coated with hybrid silicone coating solution as capping layer to enhance adhesion and durability of ZNW. We coated the CNT/Ag nanowire hybrid electrode by using bar coating system on a capping layer. Power generation of the ZnO NG is measured by using a picoammeter, a oscilloscope and confirmed surface condition with FE-SEM. As a results, the NGs using the CNT/Ag NW hybrid electrode show 75% transparency at wavelength 550 nm and small change of the resistance of the electrode after bending test. It will be discussed the effect of the improved flexibility of top electrode on power generation enhancement of ZnO NGs.
최근 센서, 전자기술의 발달은 소형 센서 기기의 구동에 필요한 파워를 줄여 주변의 진동이나 온도차등에서의 작은 에너지로도 센서 등의 소형 전자기기의 구동을 가능하게 했다. 이에 따라 전자기기의 구동에너지로써 에너지 하베스팅이 많은 관심을 받고 있다. 압전 효과를 이용하여 주변의 진동에너지를 전기에너지로 변화 시키는 압전에너지 하베스터는 온도차이나 태양광, 바람등과는 달리 날씨나 구동조건에 큰 영항을 받지 않는 장점과 그 크기가 비교적 소형이라는 장점이 있어 많은 연구가 진행되고 있다. 에너지 하베스터에서 생산된 에너지를 사용하기 위해서는 생산된 에너지를 저장장치에 저장해야 한다. 저장장치에 저장하기 위해서는 일정 이상의 전압과 많은 양의 전류가 있는 것이 효과적이다. 하지만 압전 세라믹의 출력 특성은 전압이 크고, 출력 전류가 작은 특성을 지지고 있어 충전 속도가 느리다는 문제점이 있다. 압전세라믹에서 발생되는 에너지는 세라믹의 두께와 세라믹의 전극면적에 비례하는데 각각 세라믹의 두께는 출력 전압에 영향을 주며, 세라믹의 전극면적은 발생하는 전하량에 영항을 준다. 이러한 압전체의 특징을 이용하여 본 연구에서는 압전체의 출력특성의 향상을 위하여 $10\times35mm^2$ 크기의 적층 세라믹을 제작하여 압전에너지 하베스터를 제작하였다. 적층 압전세라믹을 이용한 에너지 하베스터에서 3.5m/$s^2$ 24.6 ${\mu}m$의 진동에서 발생전압 2.14 V 에 발생전류 252 ${\mu}A$의 특성을 얻을 수 있었다.
초음파 센서는 거리를 측정하는 센서이다. 초음파 센서의 피에조 세라믹과 매칭레이어 접착기술이 가장 핵심이 되는 기술이다. 본 논문에서는 초음파를 공기 중으로 발진해 주는 매칭레이어에 대한 관계의 연구와 함께 피에조 세라믹과 매칭레이어를 접착한 경우 변화될 수 있는 결과를 추출하여 제 2의 사용가능 주파수를 발견하는 것이 목적이다. 또한 실제 압전소자인 피에조 세라믹과 케미컬우드인 매칭레이어를 사용하여 실험하였다. 피에조 세라믹의 OD는 ${\Phi}50{\times}3T$로 설계 되었으며 매칭레이어 OD는 ${\lambda}=1/4$인 ${\Phi}62{\times}12t$로 설계하였다. 가장 최적의 공진 주파수는 53 Khz에서 음향 임피던스 값을 나타냈다. 실험결과, 유연성을 가진 접착제 보다 고체에 가까운 접착제를 사용할 경우에 많은 사용가능 주파수를 생성할 수 있는 결과를 얻을 수 있다.
Ultrasound imaging by using piezoelectric materials, such as lead zirconium titanate (PZT) has been one of the most preferred modes of imaging in the medical field due to its simple, low cost and non-ionizing radiation in comparison to other imaging techniques. Recently, the market demand for portable ultrasound is becoming larger with applications in developing countries, disaster area, military, and emergency purposes. However, most of ultrasound probes used is bulky and high power consumable, so unsuitable for such applications. In this study, the 3 layered ceramic specimen consisted of 128 pitches of $420{\mu}m$ in width and $450{\mu}m$ in thickness were prepared by using the Ti-rich PZT compositions co-fired at $1,050^{\circ}C$. Their electrical and ultrasound pulse-echo properties were investigated and compared to the single layer specimen. The 3 layered ultrasound probe showed 1.584 V of Vp-p, which is 3.2 times higher than single layered one, implying that it would allow effectively such a portable ultrasound probe system. The result were discussed in terms of higher capacitance, lower impedance and higher dielectric coefficient of the 3 layered ultrasound probe.
본 논문에서는 압전 작동기로 구동되는 무밸브 마이크로 펌프의 펌프 성능을 계산하였다. 선행연구에서 개발된 마이크로 펌프는 4층의 경량 압전 복합재료 작동기, PDMS로 된 챔버와 2개의 디퓨져로 이루어져 있다. 유한요소 해석은 압전 영역, 구조 영역 및 유체 영역을 완전 연성하여 수행되었다. 구조 및 압전 영역의 해석은 ANSYS를 사용하였으며, 유체영역의 해석은 ANSYS CFX를 사용하여 수행하였다. 작동 주파수가 10 Hz와 40 Hz인 경우에 대한 해석을 수행하여 작동 주파수가 유동 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 또한 300 Hz까지의 유동 해석을 통하여 작동 주파수에 따른 유량을 계산하였다.
Aluminum nitride (AlN) thin film and TiN film as a buffer layer were deposited on INCONEL 600 substrate by reactive RF magnetron sputtering at room temperature(R.T.) under 25~75% $N_2/Ar$ atmosphere. The as-deposited AlN films at 25~50% $N_2/Ar$ showed a polycrystalline phase of hexagonal AlN, and an amorphous phase. The peak of AlN (002) plane, which was determinant on a performance of piezoelectric transducer, became strong with increasing the $N_2/Ar$ ratio. Any change in the preferential orientation of the as-deposited AlN films was not observed within our $N_2$ concentration range. The piezoelectric sensing properties of AlN module were performed using pressure-voltage measurement system. The output signal voltage of AlN module showed a linear behavior between 20~80 mV in 1~10 MPa range, and the pressure-sensing sensitivity was calculated as 3.6 mV/MPa.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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