| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2004년 봄 (05/14 ~ 05/14, 강릉대학교) |
| 권호 | 10권 1호 |
| 발표분야 | 세라믹스 |
| 제목 | PMS-PZT계 세라믹스의 압전 특성에 미치는 ZnO의 영향 |
| 초록 | 1. 서론 센서용 압전 세라믹스가 가져야할 일반적 특성은 압전성과 유전율이 높으며, 항전계가 적고, 기계적 품질계수가 작으며 탄성에 유연해야한다. 이러한 재료로서 Pb(Mg1/3Nb2/3)O-PZT, Pb(Ni 1/3 Nb2/3)O-PZT, Pb(Mn1/3Sb2/3)O-PZT계 등이 연구되고 있다. 본 연구에서는 센서용 압전 세라믹스에 적합한 Pb(Mn1/3Sb2/3)O-PZT계를 이용한 조성설계를 통해 페로브스카이트 상의 합성률을 향상시키기 위한 시도를 하였으며, ZnO의 첨가량에 따른 압전 특성의 변화를 연구하였다. 2.실험 방법 0.95Pb(ZrxTi1-x)O3-0.05Pb(Mn1/3Sb2/3)O3-y[mol%]ZnO-1[wt%]PbO (이하 PMS-PZT 단, 0.2＜x＜0.5, 0＜y＜8)의 조성에 맞추어 칭량한 후, ZrO2볼과 증류수를 이용하여 24시간 볼 밀링 후 건조하여 분급한 후 850℃에서 2시간 하소 하였다. 하소 후 분쇄공정을 거쳐 PVA(polyvinyl alcohol)를 1wt%를 넣고 72시간동안 볼 밀링 하여 slurry를 만들어 가열, 교반하면서 완전 건조시켰다. 이와 같이 제조된 분말을 직경이 25㎜인 원판모양으로 일축 가압 성형하였고, 성형압력은 20㎫이었다. 성형 후 PbO분위기에서 1200℃에서 2시간 동안 소결하였다. X-선 회절 분석기(XRD)를 사용하여 소결체의 상을 확인하였고, 또한 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 미세조직을 관찰하였다. 소결 시편의 양쪽 면을 전도성 silver paste로 도포하여 650℃에서 20분간 소부하고, 시편을 120℃로 유지한 실리콘 오일 항온조에서 2㎸/㎜의 전계를 가하여 40분간 분극처리 하였다. 분극처리 된 시편을 24시간 동안 상온시효한 후, Impedance/Gain Phase analyzer(HP4194A)를 사용하여 공진주파수(fr)와 반공진주파수(fa), 공진저항(R)을 측정하여 전기기계 결합계수(kp)와 기계적 품질계수(Qm)를 구하였고, 또한, 1㎑에서의 정전용량(C)을 측정하여 비유전율(εr)을 구하였다. 3. 실험 결과 PMS-PZT 조성에서는 ZnO의 첨가에 따라 과잉 PbO와 ZnO의 공정반응(Eutectic Reaction)에 의해 소결성을 촉진시켰으며, 이는 비유전율과 전기기계 결합계수(kp)의 증가를 함께 나타냈다. 그러나 기계적 품질계수(Qm)는 다소 낮은 결과를 보였다. 감사의 글 : 본 연구과제는 산업자원부의 출연금 등으로 수행한 지역전략산업 석박사 연구인력 양성사업의 연구결과입니다. 참고 문헌 1. IRE, Standards on Piezoelectric Crystal Determination of Elastic, Piezoelectric, and Dielectric Constants-The Electromechanical Coupling Factor, pp. 764-778, (1958) 2. S.Takahashi, Y.Sasaki, S.Hirose and K.Uchino, Stability of PbZrO3-PbTiO3-Pb(Mn1/3Sb2/3)O3 Piezoelectric Cramics Under Vibration-level Change, Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 34, pp. 5328-5331, (1995) |
| 저자 | 손영진1, 최문관1, 어순철1, 김일호1, 김영민2 |
| 소속 | 1충주대, 2고려전자(주) 소재개발부 |
| 키워드 | PMS-PZT; 압전 세라믹스 |
