Hussain, Imad;Anwar, Mohammad Shafique;Khan, Saima Naz;Lee, Chan Gyu;Koo, Bon Heun
한국재료학회지
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제28권8호
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pp.445-451
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2018
We report the structural, magnetic and magnetocaloric properties of $Sr_{1.8}Pr_{0.2}FeMo_{1-x}W_xO_6$($0.0{\leq}x{\leq}0.4$) samples prepared by the conventional solid state reaction method. The X-ray diffraction analysis confirms the formation of the tetragonal double perovskite structure with a I4/mmm space group in all the synthesized samples. The temperature dependent magnetization measurements reveal that all the samples go through a ferromagnetic to paramagnetic phase transition with an increasing temperature. The Arrott plot obtained for each synthesized sample demonstrates the second order nature of the magnetic phase transition. A magnetic entropy change is obtained from the magnetic isotherms. The values of maximum magnetic entropy change and relative cooling power at an applied field of 2.5 T are found to be $0.40Jkg^{-1}K^{-1}$ and $69Jkg^{-1}$ respectively for the $Sr_{1.8}Pr_{0.2}FeMoO_6$ sample. The tunability of magnetization and excellent magnetocaloric features at low applied magnetic field make these materials attractive for use in magnetic refrigeration technology.
The effect of the electrode type on the dielectric and piezoelectric properties of $Pb(Mg_{1/3}Nb_{2/3})O_3-PbZrO_3-PbTiO_3$ (PMN-PZT) single crystals was investigated in an effort to improve their properties for various piezoelectric applications. First, three different types of PMN-PZT single crystals [PMN-PZT-A (piezoelectrically soft type; dielectric constant ~ 10,000), PMN-PZT-B (piezoelectrically soft type; phase-transition temperature between the rhombohedral and tetragonal phases ($T_{RT}$) ~ $145^{\circ}C$), PMN-PZT-C (piezoelectrically hard type; high mechanical quality factor ($Q_m$) ~ 1,000)] were fabricated using the solid-state single crystal growth (SSCG) method. Then, four different types of electrodes [sputtered Au, sputtered Cr/Au, sputtered Ti/Au, and fired Ag] were formed on the single crystals, and their dielectric and piezoelectric properties were measured. The single crystals with a sputtered Ti/Au electrode showed the highest dielectric and piezoelectric constants but the lowest coercive electric field ($E_C$). The single crystals with a fired Ag electrode showed the lowest dielectric and piezoelectric constants but the highest coercive electric field ($E_C$). This dependence on the type of electrode was most significant in the piezoelectrically hard PMN-PZT-C single crystals. However, the effects of the electrode type on the phase transition temperatures ($T_C$, $T_{RT}$) and dielectric loss were negligible. These results clearly demonstrate that it is important to select an appropriate electrode so as to maximize the dielectric and piezoelectric properties of single crystals in each type of piezoelectric application.
The temperature and frequency dependence of the dielectric constant of the BaTiO3 substituted with two types of donor dopants, Nb5+ and Ta5+, respectively, were compared and analyzed. Dielectric specimens of four specific compositions, Ba0.95Nb0.05TiO3, Ba0.90Nb0.10TiO3, Ba0.95Ta0.05TiO3, and Ba0.90Ta0.010TiO3 were prepared by calcining at 1100 ℃ and sintering at 1300 ℃ to have a perovskite structure to measure capacitance. XRD and SEM analysis were used to observe the structure, with particular focus on the integration into the Nb5+ and Ta5+ substituted BaTiO3 crystal lattice. X-ray diffraction peaks in the (200) and (002) planes were observed between 45.10° and 45.45° of the BaTiO3 solid solution substituted with different fractions of Nb5+ and Ta5+. The dielectric properties were analyzed and the relationship between the properties and structure of the substituted BaTiO3 was established. The fine particles and high density of the substituted BaTiO3 were maintained like pure BaTiO3, and in particular, a shift toward the low temperature side of the phase transition temperature range was clearly found, unlike pure BaTiO3. In addition, the phase transition at a temperature higher than the Curie temperature relatively satisfies the modified Curie-Weiss law.
식품산업을 포함한 다양한 분야에서 이용되고 있는 한천의 용도를 개발하기 위하여 각종 물리적인 처리가 한천의 열적 특성에 미치는 영향과 각 처리에 다른 표면구조의 변화를 조사하였다. 시차주사 열량분석기를 이용하여 w사한 일반한천의 흡열개시온도(To), 최대흡열점의 온도(Tp) 및 흡열완료온도(Te)는 81.20, 95.51 및 $112.14^{\circ}C$였으며, 분무건조한천은 60.11, 76.45 및 $89.54^{\circ}C$였고, 압출성형한천은 41.30, 61.72 및 $80.50^{\circ}C$로 압출성형한천이 가장 낮은 온도에서 진행되었다. 또한 엔탈피도 일반한천 3.22cal/g, 분무\ulcorner한천 1.53cal/g, 압출성형한천 0.73cal/g의 순서로 압출성형한천에서 가장 낮았다. 완전히 가열용해한 각 한천을 다시 냉각, 응고 후에 다시 승온하였을 때의 To, Tp 및 Te는 일반한천 80.70, 95.61 및 $110.92^{\circ}C$, 붐무건조한천 79.54, 93.76 및 $109.84^{\circ}C$, 압출성형한천 79.25, 93.19 및 $108.77^{\circ}C$로 한천의 종류에 따른 차이는 없었다. 엔탈피 역시 큰 차이를 보이지 않았다. 광학현미경과 주사전자현미경에 의해 표면구조를 관찰한 결과, 일반한천의 경우 단단한 구조로 균열이나 기공들이 관찰되지 않았고, 분무건조한천은 많은 미세입자들이 다량으로 느슨하게 붙어있는 다공질구조로 외부에 노출되는 표면적이 넓었으며, 압출성형한천은 굴곡, 요철 및 균열이 생겨서 수분침투가 용이한 구조를 이루고 있었다.
Doping effect of various ions in Bi-layered ferroelectric $SrBi_2$$Nb_2$$O_{9}$ (SBN) ceramics was studied. Undoped SBN ceramic and SBN ceramics doped with $Ba^{2+}$, $Pb^{2+}$,$ Ca^{2+}$ , $Bi^{3+}$ , $La^{3+}$ , $Ti^{4+}$ , $Mo^{6+}$ , and $W^{6+}$ ions were made by a solid state reaction. Dielectric constants were measured with temperature. Ferroelectric transition temperature decreased with $Pb^{2+}$ , $Ba^{2+}$ , $La^{3+}$ doping, but the transition temperature increased with $Ca^{2+}$ , $Bi^{3+}$ , $Ti^{4+}$, $Mo^{6+}$ , or$ W^{6+}$ ionic doping. These results show that the ion size plays an important role in the ferroelectricity of SBN ceramic.
본 연구는 지구 온난화의 주요 원인인 이산화탄소를 이용하여 메탄의 개질반응 특성을 수행하였다. 이산화탄소와의 메탄 분해 반응을 전이금속 촉매인 주석을 사용하여 수행되었으며, 주석의 분해 반응성은 니켈, 철과 같은 전이 금속보다 낮으며, 대부분의 분해 반응은 고체 상태 촉매하에 수행된다. 반면에 주석의 녹는점은 505.03K로 액상 촉매하에서 분해가 발생된다. 주석을 사용하는 경우 액상으로 반응하며 메탄이 분해되어 생성되는 고체상 탄소가 촉매에 침적되어 비활성화되는 것을 것을 방지하는 장점이 있다. 이산화탄소를 사용하여 메탄을 분해하는 경우 일산화탄소와 수소를 생성한다. 촉매의 활성과 수명을 높이기 위해 Ni를 사용한 경우 촉매 활성이 향상되었다. 본 연구에서는 과잉습식함침법을 이용하여 촉매를 합성하였으며, 반응 온도, 공간 속도에 따른 활성과 촉매 재생 가능성을 타진하였다. 탄소가 침적된 주석의 촉매 재생 온도는 1023 K로 나타났으며, 니켈을 조촉매로 사용하고 물을 공급하므로써 반응성이 향상되는 것으로 나타났다.
고상반응법에 의해 합성된 분말을 $1100^{\circ}C$에서 소결함으로써 밀도가 $9.3g/cm^3$이고 평균입경이 $5.1{\pm}1.2{\mu}$인 $Pb(Fe_{1/2}Ta_{1/2})O_3$를 단일상으로 합성하였다. (공간군: Pm3m) $-150{\sim}50^{\circ}C$에서 측정된 비유전율은 인가전압의 주파수가 1kHz일 때 $-41^{\circ}C$에서 비유전율이 3100으로 최대값을 가지고 유전완화(dielectric relaxation)현상 및 완만한 상전이(diffuse phase transition, DPT)가 뚜렷하게 관찰되는 전형적인 완화형 강유전특성을 보였으며 소결후 $1000^{\circ}C$에서의 열처리 시간이 증가함 에 따라 상전이의 완만화도는 감소하여 정상 강유전체화 하였다. 한편, 소결직후 $Fe^{3+}$와 $Ta^{5+}$ 이온은 투과전자현미경으로도 검출할 수 없는 정도의 단거리 영역에서 화학양론적으로 1 : 1 질서 배열하고 있으며 이러한 B자리 양이온의 질서배열은 열처리 시간이 증가함에 따라 강화됨을 라만분광법으로 확인하였다. 소결직후 $Pb(Fe^{12}Ta_{1/2})O_3$센서의 완화형 강유전특성은 B자리 양이온의 화학양론적 1:1 단거리 질서배열구조와, 열처리한 $Pb(Fe_{1/2}TA_{1/2})O_3$에서의 완화형 강유전특성 감소는 열처리에 따라 강화된 화학양론적 1:1 단거리 질서배열구조와 연관지을 수 있었다.
지구가 마그마 바다 상태에서 현재의 층상화된 내부 구조로 분화되는 진화과정의 체계적인 이해를 위하여 규산염 용융체와 같은 비정질 산화물의 결정화과정 메커니즘 규명이 필요하다. 이를 위하여 결정화 과정에서 수반하는 용융체의 원자구조 변화를 실험적으로 측정하여 결정화 과정을 정량적으로 정립할 수 있다. 본 연구에서는 고상 핵자기 공명 분광분석(NMR)을 이용하여 졸겔법으로 합성한 비정질 알루미나($Al_2O_3$)의 온도-가열 시간 변화에 따른 원자구조 변화로부터, 비정질-결정질 상전이 과정을 원자 단위에서 규명하였다. 비정질 $Al_2O_3$의 $^{27}Al$ 3QMAS NMR 실험 결과 다량의 배위수 4, 5의 알루미늄($^{[4,5]}Al$)과 소량의 배위수 6인 알루미늄($^{[6]}Al$)이 명확히 구분되어 관찰되었고, 973 K와 1,073 K에서 각각 가열시간을 증가시킬수록 배위수 5인 알루미늄($^{[5]}Al$)이 감소하였다. 본 연구에서는 $^{[5]}Al$의 분율을 결정화의 지표로 이용하여 $^{27}Al$ 3QMAS NMR 결과를 정량 분석하였다. 분석을 통해 점진적인 원자구조의 변화로 관찰되는 비정질 산화물의 상전이 과정이 결정화 혹은 비정질 내 구조적 무질서도의 변화와 같은 복합적인 단계로 구성될 수 있음을 확인하였다. 이러한 연구 결과는 다양한 자연계의 다성분계 규산염 용융체 결정화 과정 및 마그마 바다의 분화와 지구의 화학적 진화에 대한 원자 단위의 이해증진에 도움을 줄 것이다.
세 가지 비이온계 계면활성제(Brij 30, Tween 80, Triton X-l00)의 독성 평가와 polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs)의 생분해에 미치는 영향을 조사하였다. 사용된 세 가지 계면활성제 중에서 Brij 30이 가장 생분해가 잘 되는 것으로 나타났으며, 1.5 g/L까지 아무런 기질 저해 효과가 나타나지 않았다. 이는 사용된 계면활성제가 미생물에 탄소원으로 이용된다는 것을 나타낸다. 수용액상에서 naphthalene과 phenanthrene은 60시간 안에 완전히 분해되었지만 naphthalene의 경우 상당량이 휘발에 의해 손실됨을 알 수 있었다. 슬러리상에서 제어단계는 모래 슬러리의 경우 미생물에 의한 생분해였고, 점토 슬러리의 경우는 흡착표면에서 수용액으로의 물질 전달이었다. TOC분석을 통해 계면활성제를 포함한 거의 모든 기질이 분해됨을 알 수 있었다. pH 변화는 phenanthrene이 산 작용기를 가지는 중간산물로 분해됨을 나타내었다.
110 K 상의 산화물 고온초전도체를 B $i_{1.84}$P $b_{0.34}$S $r_{1.91}$C $a_{2.03}$C $u_{3.06}$$O_{10+}$$\delta$의 출발조성비로 고상반응법에 의해 합성하였다. 합성된 Bi계 110 K 상의 산화물 고온초전도 물질을 다시 분말 상태로 만든 후, MgO 금속산화물 분말을 5~50 wt%의 각 비율로 혼합하였다. MgO 금속산화물 분말이 혼합된 시편들을 820~86$0^{\circ}C$로 24시간동안 최종 소결시켰다. 그 후, 각 시편들에 대하여 x-선, $T_{c}$, SEM 등을 측정하여 MgO 금속산화물 혼합량에 대한 초전도특성 및 표면의 입자 크기 변화 등에 대한 조사를 진행하였다. MgO 금속산화물의 혼합량이 증가됨에 따라 MgO 관련 피크들의 강도 및 2212 상들의 피크들의 비율은 증가되었고, 시편 내 2223 상의 비율은 감소하고 2212상의 비율은 증가되었다.다.은 증가되었다.다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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