| 초록 |
(K,Na)NbO3 (KNN) 계열 무연 압전 세라믹은 우수한 압전 특성 및 높은 상전이 온도를 바탕으로 Pb(Zr,Ti)O3 계열 조성 대체 연구에 많이 사용되고 있다. 그러나 KNN 계열 무연 압전 세라믹은 고온 소결 과정 시 알칼리 원소의 휘발로 인해 화학량론적 조성 제어가 어렵고 알칼리 원소 원료분말의 높은 흡습성으로 인해 소결성 및 압전특성 재현성이 낮은 문제점을 나타낸다. 본 연구에서는 KNN 계열 세라믹의 낮은 소결성 및 재현성 문제를 개선하기 위하여 전처리 공정을 통해 수분이 완전히 제거된 순수 알칼리 분말을 사용하였다. 0.95(K0.5-xNa0.5-y)NbO3-0.05SrTiO3 세라믹 합성 후, 알칼리 원소 함량 및 소결 조건 제어에 따른 미세구조 변화를 관찰하였다. 화학량론적 조성인 0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.05SrTiO3의 경우 넓은 온도 범위에서 입성장이 관찰되지 않는 반면, 알칼리 원소들의 함량이 감소된 비화학량론적 조성들에서는 특정 소결 온도 구간에서 입성장이 확인되었다. 또한 소결 시간을 제어해본 결과, 모든 조성에서 비정상 입성장이 관찰되었으나, 화학량론적 조성은 긴 소결 시간을 요구하며 알칼리 원소 함량이 감소될수록 소결 시간은 감소하는 경향을 나타내었다. 조성과 소결 조건에 따른 미세구조 변화를 바탕으로 0.95(K0.5Na0.5)NbO3-0.05SrTiO3 세라믹의 소결 거동을 확인하고, 미세구조에 따른 압전 특성을 논의한다. 이 논문은 2018년도 정부(교육부)의 재원으로 한국연구재단([NRF-2016R1D1A1B03935024], [NRF-2018R1A6A1A03025761])과 한국기계연구원 부설 재료연구소(Fundamental Research Program)의 지원을 받아 연구되었음. |
