종이재(PA)와 대부분의 석탄회(FA)는 현재 매립에 의존하거나, 일부 시멘트의 대체재로 밖에 쓰이지 않는 폐기물로써, 이들을 자원으로 재활용한다면 환경을 보전할 뿐만 아니라 유용한 대체자원이 될 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 점토를 30 wt%로 고정하고 폐기물의 양을 70 wt%로 하되, 폐기물내의 PA 대 FA의 비율은 $1:6{\sim}7:0$, 소결 온도는 $1150{\sim}1350^{\circ}C$ 범위내에서 변화시켜 제조된 소결체의 미세구조 및 물성을 분석하였다. 저온($1150{\sim}1200^{\circ}C$) 소결시에는 PA 첨가량이 증가할수록, 소결밀도가 증가한 반면, 높은 온도($1250{\sim}1350^{\circ}C$)에서 소결한 경우, PA첨가량이 증가할수록 과소결 현상이 발생하였고, 이로인해 미세구조가 불균일해지고 기공율이 증가되었다. 또한 시편의 기계적 특성은 미세구조의 균일성에 크게 좌우되었다. 예를들어 $1225^{\circ}C$에서 소결한 경우, 미세구조가 균일한 시편(10PA-60FA-30Clay)은 미세구조가 불균일한 시편(70PA-30Clay)에 비해 상대밀도값은 비슷하였으나 압축강도는 2배이상 높았다. 미세구조의 불균일성은 과소결에 인한 것으로 나타났다.
Gd-Ti-O 및 Gd-Zr-O계에서의 파이로클로어 (Gd$_2$Ti$_2$$O_7$및 Gd$_2$Zr$_2$$O_7$)는 장주기 방사성 폐기물인 악티나이드 원소들을 고정화시킬 수 있는 물질로써 잘 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 소결법에 의해 이들을 합성하여, 상평형 관계 및 특성을 연구하였다. 혼합된 시료는 상온에서 200-400kgf/$cm^2$의 압력으로 성형한 후, 1000-1$600^{\circ}C$ 범위에서 소결온도 및 분위기를 변화시키면서 소결하였다. 합성된 시료는 XRD 및 SEM/EDS를 사용하여 상분석 및 화학조성을 분석하였다. 실험결과, Gd$_2$Ti$_2$$O_7$의 최적 합성조건은 140$0^{\circ}C$/0.5 hrs, 130$0^{\circ}C$/3 hrs 및 120$0^{\circ}C$/20 hrs였고, 이때의 화학조성은 $Gd_{2.0-2.1}$$Ti_{1.9-2.0}$$O_7$으로 소결온도 및 분위기와 무관하게 화학양론적 조성에 근접하였다. $Gd_{2}$$Zr_{2}$$O_7$의 최적 합성조건은 155$0^{\circ}C$/40 hrs 및 1$600^{\circ}C$/30 hrs였으나 화학조성은 $Gd_{1.5-2.4}$$Zr_{1.7-2.4}$$O_7$로 매우 불균질 하였다. 이 같은 불균질성은 본 연구의 최장 소결시간이었던 40시간에서 조차 평형을 이루지 못할 정도로 Gd$_2$Zr$_2$$O_7$의 생성속도가 매우 낮음을 지시하고 있다.
압전소자를 이용한 초음파 모터는 전자기적 원리로 동작하는 기존의 모터에 비해 구조가 간단하고 소형, 경량화가 가능하며 저속에서 큰 토크가 가능하고 ${\mu}m$단위 까지 정밀제어가 가능하다는 장점 등으로 인해 그 응용분야가 점차 확대되고 있다. 초음파 모터의 원리는 수평과 수직방향에서 변위가 타원형 운동을 형성하는 것이다. 따라서 선택한 타원운동의 방식에 의해서 모터의 형상이 달라진다. 초음파 모터는 액츄에이터를 사용하여 만들기 때문에 액츄에이터의 특성은 모터의 타원변위나 토크에 영향을 미친다. 단판형 액츄에이터에 비하여 적층 액츄에이터는 입력 임피던스를 낮추어 낮은 구동전압에서 구동이 가능하며 큰 변위와 토크를 발생하기 때문에 진동자의 수명 향상과 구동전압을 낮추기에 적합하다. 적층 액츄에이터는 변위량이나 응력 등을 개선하기 위해서 전기기계 결합계수(kp) 및 압전 d상수가 큰 재료가 요구되며, 고전압에서 장시간 구동 시 마찰에 의한 열손실을 감소시키기 위해 높은 기계적 품질계수(Qm)를 가져야한다. 적층 시 내부전극으로 사용하는 Pd, Pt가 함유된 전극은 가격이 비싸 제조비용을 상승시킨다. 상대적으로 값싼 Ag전극을 사용하면 비용절감을 할 수 있지만 융점이 낮아서 저온소결이 불가피하다. 따라서, 특성이 우수한 적층 액츄에이터를 제조하기 위해서 저손실, 저온소결 할 수 있는 액츄에이터 재료가 필요한 실정이다. L1-B4 혈 선혈 초음파 모터는 L1모드와 B4모드의 공진 주파수가 일치하여야 큰 변위를 얻을 수 있는데 이전의 논문에서 Atila를 이용한 시뮬레이션 결과를 분석한 봐 있다. 적층 액츄에이터의 층수를 5,7,9,11,13,15층으로 하여 L1-B4모드에서의 공진주파수를 비교한 결과 13 층일 때 두 모드가 비슷한 공진주파수를 보였고, 티원변위궤적도 다른 층수에 비해 크게 나타났다. 본 연구에서는 시뮬레이션 결과 가장 좋은 특성을 보인 13층 액츄에이터로 선형 초음파 모터를 제작하였다. 또한, 액츄에이터는 압전 및 유전특성이 우수한 저온소결 PZW-PMN-PZT세라믹을 이용하여 제작하였고, 내부전극으로 Ag전극을 사용하였다. 제작된 13 층 선형초음파모터를 가지고 프리로드 및 전압에 따른 속도를 조사하였고, 시뮬레이션 결과와 비교해 보았다.
본 연구에서는 바이어스 궤도계전기의 접점재료를 선정하는데 있어 Ag 접점과 AgC 접점의 문제점을 분석하고, 안전성을 평가하는데 목적이 있다. 접점의 용착실험과 반복개폐 실험을 실시하여 접점의 특성을 알아보았다. 실험 결과, Ag 접점은 비교적 낮은 전류에서 용착이 발생하였고, AgC 접점은 온도특성이 우수하여 대전류에서도 용착이 발생하지 않았다. 반복개폐 실험에서는 AgC 접점의 개폐횟수가 증가할수록 저항이 불안정하고 접점에 전이현상이 발생하여 접점소모가 큰 것으로 나타났다. 연구 결과, AgC 접점은 용착특성에서는 우수하나 반복개폐 실험에서 저항변화가 많아 사용상 주의가 요구되며, Ag 접점은 반복개폐 특성은 우수하나 용착특성에서 취약한 것으로 나타났다.
We have successfully demonstrated the inkjet printing process to fabricate $Al_2O_3$ thick films without a high temperature sintering process. A single solvent system had a coffee ring pattern after printing of $Al_2O_3$ dot, line and area. In order to fabricate the smooth surface of $Al_2O_3$ thick film, we have introduced a co-solvent system which has nano-sized $Al_2O_3$ powders in the mixture of Ethylene glycol monomethyl ester and Di propylene glycol methyl ether. This co-solvent system approached a uniform and dense deposition of $Al_2O_3$ powders on the substrate. The packing density of inkjet-printed $Al_2O_3$ films is more than 70% which is very high compared to the value obtained from the films synthesized by other conventional methods such as casting processes. The characterization of the inkjet-printed $Al_2O_3$ films has been implemented to investigate its thickness and roughness. Also the dielectric loss of the films has been measured to understand the feasibility of its application to 3D integration package substrate.
Solid oxide fuel cell(SOFC) is an electrochemical energy conversion system with high efficiency and low-emission of pollution. In order to reduce the operating temperature of SOFC system under $800^{\circ}C$, the thickness reduction of YSZ electrolyte to be as thin as possible, e.g., less than 10 ${\mu}m$ are considered with the microstructure control and optimum design of unit cell. Methods for reducing the thickness of YSZ electrolyte have been investigated in coin cell. Moreover, a large unit cell($8cm{\times}8cm$) for SOFC was fabricated using an anode-supported electrolyte assembly with a thinner electrolyte layer, which was prepared by a tape casting method with a co-sintering technique. we studied the design factors such as active layer, electrolyte thickness, cathode composition, etc,. by the coin type of unit cell ahead of the fabrication process of a large unit cell and also reviewed about the evaluation technique of a large size unit cell such as interconnect design, sealing materials and current collector and so forth. Electrochemical evaluations of the unit cells, including measurements such as power density and impedance, were performed and analyzed. Maximum power density and polarization impedance of coin cell were 0.34W/$cm^2$ and $0.45{\Omega}cm^2$ at $800^{\circ}C$, respectively. However, Maxium power density of a large unit cell($5cm{\times}5cm$) decreased to 0.21W/$cm^2$ at $800^{\circ}C$ due to the increase of ohmic resistance. However, It was found that the potential value of a large unit cell loaded by 0.22A/$cm^2$ showed 0.76V at 100hrs without the degradation of unit cell.
In this research, we prepared Ga doped zinc oxide(ZnO:Ga, GZO) targets each difference sintering temperature $700^{\circ}C$, $800^{\circ}C$, and doping rate 1 wt.%, 2 wt.%, 3 wt.%. The characteristics of thin film on glass substrates which deposited by facing target sputtering in pure Ar atmosphere are reported. Ga doped zinc oxide film is attracted material through low resistivity, high transmittance, etc. When prepared target powder's structure was investigated by scanning electron microscope, densification and coarsening by driving force was observed. For each ZnO:Ga films with a $Ga_2O_3$ content of 3 wt.% at input power of 45W, the lowest resistivity of $9.967{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$ ($700^{\circ}C$) and $9.846{\times}10^{-4}{\Omega}{\cdot}cm$ ($800^{\circ}C$) was obtained. the carrier concentration and mobility were $4.09{\times}10^{20}cm^{-3}$($700^{\circ}C$), $4.12{\times}10^{20}cm^{-3}$($800^{\circ}C$) and $15.31cm^2/V{\cdot}s(700^{\circ}C)$, $12.51cm^2/V{\cdot}s(800^{\circ}C)$, respectively. And except 1 wt.% Ga doped ZnO thin film, average transmittance of these samples in the range 350-800 nm was over 80%.
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.
A deep understanding of the metallic silver catalysts formation process on oxide support and the formation mechanism is of great scientific and practical meaning for exploring better catalyst preparing procedures. Herein the thermal decomposition process of supported silver catalyst with silver oxalate as the silver precursor in the presence of ethylenediamine and ethanolamine is carefully investigated by employing a variety of characterization techniques including thermal analysis, in situ diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy, scanning electron microscopy, and X-ray diffraction. The formation mechanism of supported silver particles was revealed. Results showed that formation of metallic silver begins at about $100^{\circ}C$ and activation process is essentially complete below $145^{\circ}C$. Formation of silver was accompanied by decomposition of oxalate group and removal of organic amines. Catalytic performance tests using the epoxidation of ethylene as a probe reaction showed that rapid activation (for 5 minutes) at a relatively low temperature ($170^{\circ}C$) afforded materials with optimum catalytic performance, since higher activation temperatures and/or longer activation times resulted in sintering of the silver particles.
In order to reduce or avoid oxidation problem at operation the interconnects in SOFCs have so far mostly been made of ceramic material. It has high chemical stability both under cathode and anode condition, relatively thermal expansion coefficient that matchs that of electrolyte material YSZ. But this material shown rather weak in the low oxygen atmosphere and thermal shock, and it has lower mechanical strength than alloys. To avoid these problems one may consider to use metals or alloys as materials for interconnects. Metallic interconnects are advantageous because of their high thermal and electronic conductivities. But it has some problems, Those are high thermal expansion and oxidation at high temperature in air. To solve these problems in the interconnection material in this study, $LaCrO_3$-dispersed Cr alloys for metallic interconnector of SOFC have been investigated as a fuction of $LaCrO_3$ content in the range of 5 to 25 vol.%. The Cr alloy were prepared by mixing Cr and $LaCrO_3$ powders in high-energy ball mill for 48h and by sintering under Ar atmosphere with 5vol.% $H_2$ for 10h at $1500^{\circ}C$. The alloys had a relative density of 95% and above. The Cr alloys in composed of two kind of small $LaCrO_3$ and large Cr particles. As the $LaCrO_3$ content increased, the Cr particle size decreased but the $LaCrO_3$ particle size remained contant. Also the oxidation tests show that the $LaCrO_3$-dispersed Cr is very resistant to oxidation in air. These results means that $LaCrO_3$-dispersed Cr is a useful material for metallic interconnect of planar SOFC.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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