• 한국재료학회지
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• 제19권4호
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• pp.198-202
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• 2009

For use in ultrasonic actuators, we investigated the structural and piezoelectric properties of $(1\;-\;x)Pb(Zr_{0.515}Ti_{0.485})O_3$ - $xPb(Sb_{1/2}Nb_{1/2})O_3$ + 0.5 wt% $MnO_2$ [(1 - x)PZT - xPSN + $MnO_2$] ceramics with a variation of x (x = 0.02, 0.04, 0.06, 0.08). All the ceramics, which were sintered at $1250^{\circ}C$ for 2 h, showed a typical perovskite structure, implying that they were well synthesized. A homogeneous micro structure was also developed for the specimens, and their average grain size was slightly decreased to $1.3{\mu}m$ by increasing x to 0.8. Moreover, a second phase with a pyrochlore structure appeared when x was above 0.06, which resulted in the deterioration of their piezoelectric properties. However, the 0.96PZT-0.04PSN+$MnO_2$ ceramics, which corresponds with a morphotropic phase boundary (MPB) composition in the (1 - x)PZT - xPSN + $MnO_2$ system, exhibited good piezoelectric properties: a piezoelectric constant ($d_{33}$) of 325 pC/N, an electromechanical coupling factor ($k_p$) of 70.8%, and a mechanical quality factor ($Q_m$) of 1779. The specimens with a relatively high curie temperature ($T_c$) of $305^{\circ}C$ also showed a significantly high dielectric constant (${\varepsilon}_r$) value of 1109. Therefore, the 0.96PZT - 0.04PSN + $MnO_2$ ceramics are suitable for use in ultrasonic vibrators.

• 암석학회지
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• 제7권1호
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• pp.27-36
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• 1998

대구-경주지역에 분포하는 백아기 화산암류는 하부로부터 학봉현무암질암류, 채약산현무암지람류 및 유천층군의 주사산안산암질암류와 운문사유문암질암류 등으로 구성된다. 학봉현무암질암류는 신라역 암층을 덮고 있으며 이와 그 상위에 높이는 채약산현무암질암류 사아이네느 두께 앞 2400 m에 달하는 함안층, 반야월층 및 송내동층의 두터운 퇴적암층이 높여 있고 채약산현무암질암류와 주사산암산암질암류 사이에는 두께 300 m 가량의 건천리층이 개재되어 있어 이들 화산암류는 상당한 시간적, 위치적 공간을 사이에 두고 일어난 화산활동의 산물인 만큼 이들은 각기 상이한 암석학적 특성을 지니고 있음이 들어난다. 주성분 지호학적 특성에 있어서 학봉현무암질암류와 채약산현무암질암류는 알카리계열의 특성을 보이며 주사산안 산암질암류는 포함지역의 제 3기 현무암/안산암류와 흡사하게 칼크알카리게열에 속한다. 반면 Nb, Y, Zr, Ti 등 저변성작용에서도 이동성이 매우 적은 원소에 의하면 학봉현무암질암류는 알카리에서 칼크알카리계열에 속하는 모마그마형을 보이나 스필라이트질인 채약산현무암질암류는 주사산암산암질암류와 유사한 칼크알카리게열의 모마크마로 부터 유래했음을 보여준다. 이러한 모마그마와 그 산물의 상이성은 마그마의 상승과정을 통한 지각물질에 의한 혼염작용 혹은 분출한 다음에 있었던 변질작용등에 의한 것으로 해석될 수도 있을 것이다.

• KIEE International Transactions on Electrophysics and Applications
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• 제5C권3호
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• pp.102-110
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• 2005

Piezoelectric transformers(PT) are expected to be small, thin and highly efficient, and which are attractive as a transformer with high power density for step down voltage. For these reasons, we have attempted to develop a step-down PT for the miniaturized adaptor. We propose a PT, operating in thickness extensional vibration mode for step-down voltage. This PT consists of a multi-layered construction in the thickness direction. In order to develop the step-down PT of 10 W class and turn ratio of 0.1 with high efficiency and miniaturization, the piezoelectric ceramics and PT designs are estimated with a variety of characteristics. The basic composition of piezoelectric ceramics consists of ternary yPb(Zr$_{x}$Ti$_{1-x}$)O$_{3}$-(1-y)Pb(Mn$_{1/3}$Nb1$_{1/3}$Sb$_{1/3}$)O$_{3}$. In the piezoelectric characteristics evaluations, at y=0.95 and x=0.505, the electromechanical coupling factor(K$_{p}$) is 58$\%$, piezoelectric strain constant(d$_{33}$) is 270 pC/N, mechanical quality factor(Qr$_{m}$) is 1520, permittivity($\varepsilon$/ 0) is 1500, and Curie temperature is 350 $^{\circ}C$. At y = 0.90 and x = 0.500, kp is 56$\%$, d33 is 250 pC/N, Q$_{m}$ is 1820, $\varepsilon$$_{33}$$^{T}$/$\varepsilon$$_{0}$ is 1120, and Curie temperature is 290 $^{\circ}C$. It shows the excellent properties at morphotropic phase boundary regions. PZT-PMNS ceramic may be available for high power piezoelectric devices such as PTs. The design of step-down PTs for adaptor proposes a multi-layer structure to overcome some structural defects of conventional PTs. In order to design PTs and analyze their performances, the finite element analysis and equivalent circuit analysis method are applied. The maximum peak of gain G as a first mode for thickness extensional vibration occurs near 0.85 MHz at load resistance of 10 .The peak of second mode at 1.7 MHz is 0.12 and the efficiency is 92$\%$.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.295-295
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• 2007

기계적 에너지를 전기적 에너지로 변화하는 에너지 변환소자인 압전 세라믹스는 액츄에이터, 변압기, 초음파모터, 초음파 소자 및 각종 센서로 응용되고 있으며, 그 응용분야는 크게 증가하고 있다. 최근 이러한 에너지 변화 소자는 앞으로 도래하는 ubiquitous, 무선 모바일 시대의 휴대용 전자제품, robotics, 항공우주, 자동차, 의료, 건축, MEMS 분야 등의 대체 에너지원으로 응용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 특히 인간의 동작 등과 같은 일상적인 동작으로 필요한 전력을 얻을 수 있고, 세라믹 소자를 이용하기 때문에 전자노이즈가 발생되지 않을 뿐 아니라 반영구적으로 사용할 수가 있어서, 기존 이차전지, 연료전지를 대체 또는 보완 할 수 있는 방안도 검토되고 있다. PZT계 세라믹스는 높은 유전상수와 압전특성으로 전자세라믹스분야에서 가장 널리 사용되어지고 있지만 $1200^{\circ}C$이상의 높은 소결온도 때문에 $1000^{\circ}C$ 부근에서 급격히 휘발되는 PbO로 인한 환경오염과 기본조성의 변화로 인한 압전 특성의 저하가 문제시되고 있다. 또한, 적층 세라믹스의 제작 시 구조적 특성상 내부 전극이 도포된 상태에서 동시 소결이 필요한데, 융점이 낮은 Ag전극 대신 값비싼 Pd나 Pt가 다량 함유된 Ag/Pd, Ag/Pt 전극이 사용되고 있어 경제적인 문제가 발생하게 된다. 따라서 순수 Ag 전극을 사용하거나, Ag의 비율이 높은 내부 전극을 사용하기 위해서는 $950^{\circ}C$ 이하에서 소결되는 압전 세라믹스를 개발 하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 압전특성이 우수한 $(Pb_{1-x}Cd_x)\;[(Ni_{1/3}/Nb_{2/3})_{0.25}Zr_{0.35}Ti_{0.4}]O_3$계의 조성을 설계하여, 소결온도를 낮추기 위해서 2단계 하소법을 이용하였다. 분말을 ball milling을 통해 24시간 동안 혼합하였다. 혼합된 분말은 $800^{\circ}C$에서 2시간 동안 하소하였다. 하소한 분말을 72시간 동안 ball milling 하여 최종 분말을 얻었다. 최종 분말에 PVB를 첨가하여 ${\Phi}21$ disk 형태로 성형한 후, $800{\sim}950^{\circ}C$ 소결을 하였다. 최종 분말 및 소결된 시편을 XRD분석을 통하여 상을 확인하였고, SEM을 이용하여 미세조직을 관찰하였다. 전기적 특성을 확인하기 위하여 두께 1mm로 연마한 시편에 Ag 전극을 도포하여 열처리한 후, 분극 처리하였다. 압전특성은 $d_{33}$ 미터로 측정하였고, impedance analyzer를 이용하여 주파수 및 impedance 특성을 측정하였다. 그 결과 $900^{\circ}C$에서 우수한 압전 특성 및 전기적 특성을 확보 할 수 있었다.

• 한국재료학회지
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• 제7권3호
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• pp.218-223
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• 1997

과냉각액체구역(${\Delta}T_{x}=T_{x}-T_{g}$)을 갖는 $Fe_{80}P_{10}C_{6}B_{4}$ 조성에 천이금속(Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Co, Ni, Pd, Pt및 Cu)를 첨가하여 이들 원소가 유리화온도($T_{g}$), 결정화온도($T_{x}$) 및 과냉액체구역 (${\Delta}T_{x}$)에 미치는 영향에 \ulcorner여 조사하였다. $Fe_{80}P_{10}C_{6}B_{4}$ 합금의 ${\Delta}T_{x}$ 값은 27K였으나 이 합금에 Hf, Ta 및 Mo을 각각 4at%첨가하면 그 값이 40k 이상으로 증가하였다. 이같은 ${\Delta}T_{x}$ 값의 증가는 유리화온도($T_{g}$의 상승보다 결정화온도($T_{x}$)의 상승폭이 크기 때문이다. $T_{g}$ 및 $T_{x}$는 외각전자밀도(e/a)가 약 7.38에서 7.05로 감소할수록 상승하였다. e/a의 감소는 천이금속과 다른 구성원소(반금속)사이의 상호결합상태를 의미한다. 즉 $T_{g}$ 및 $T_{x}$의 상승은 강한 상호결합력에 기인하는 것으로 사료된다.