| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2004년 가을 (11/05 ~ 11/05, 인하대학교) |
| 권호 | 10권 2호 |
| 발표분야 | 세라믹스 |
| 제목 | 무연 압전세라믹스 (Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3의 소결 특성 및 전기적 특성 |
| 초록 | 1. 서론 현재 폭 넓게 사용되고 있는 Pb계 압전세라믹스는 Pb 산화물의 유독성과 소결 과정 중에 Pb의 휘발에 의해 환경오염의 위해가 있으므로 Pb계 압전세라믹스의 사용은 가까운 미래에 규제가 있을 것이다. 따라서 Pb계 압전세라믹스와 같은 훌륭한 압전 특성의 무연 압전세라믹스를 찾는 것이 필연적이다. 본 연구에서는 Pb계 압전세라믹스를 대체할 수 있는 lead-free 압전 세라믹스 (Bi0.5Na 0.5)0.94Ba0.06TiO3의 조성설계를 통한 페로브스카이트 상의 합성률을 향상시키기 위한 시도를 하였으며, 소결 특성 및 전기적 특성을 연구하였다. 2. 실험 방법 0.94(Bi1/2Na1/2)TiO3-0.06BaTiO3[mol.%] (이하 BNBT)의 조성에 맞추어 칭량한 후, Zirconia볼과 증류수를 이용하여 24시간 볼 밀링을 한 후 건조와 분급을 거쳐 각각 750, 800, 850, 900℃에서 4시간 동안 하소하였다. 하소된 분말은 분쇄공정을 거쳐 PVA(polyvinyl alcohol)를 1 wt.%를 첨가하여 48시간 동안 볼 밀링 한 후 slurry로 만들어 가열, 교반하면서 완전 건조시켰다. 제조된 분말은 직경이 18㎜인 원판모양으로 35㎫의 성형압력으로 일축 가압 성형하였다. 성형 후 대기분위기에서 각각 950, 1050, 1150, 1200℃에서 4시간 동안 소결하였다. XRD를 사용하여 하소한 분말과 소결체의 상을 확인하였고, SEM을 이용하여 미세조직을 관찰하였다. 소결 시편의 양쪽 면을 전도성 silver paste로 도포하여 650℃에서 20분간 소부하고, 시편을 100℃로 유지한 실리콘 오일 항온조에서 4-6㎸/㎜의 전계를 가하여 20분간 분극처리 하였다. 분극처리 된 시편을 24시간 동안 상온시효한 후, Impedance/Gain Phase analyzer(HP4194A)를 사용하여 공진-반공진법으로 제반 유전 및 압전정수를 구하였다. 3. 실험 결과 Lead-free BNBT 압전 세라믹스는 전통적인 세라믹 제조공정으로 제조하였다. 최적 하소 조건 850℃/4hrs의 하소공정에서 고상반응에 의한 페로브스카이트 단일상이 합성되었으며 1150℃/4hrs의 소결 조건의 경우 기공이 가장 적고 치밀화 된 소결밀도가 우수한 소결체를 얻을 수 있었다. 유전 및 압전 특성은 소결 밀도의 증가에 따라 비유전율과 전기기계 결합계수가 향상되었다. 본 공정에서 비정상 결정립성장은 관찰되지 않았으며, 유전 및 압전 특성이 결정립크기와 거의 비례적으로 증가됨을 알 수 있었다. 감사의 글 : 본 연구는 산업자원부의 출연금 등으로 수행한 지역전략산업 석박사 연구인력 양성사업의 일환으로 수행되었으며, 이에 감사드립니다. 참고 문헌 1. Hajime Nagata, Tadashi Takenaka, Additive effects on electrical properties of (Bi1/2Na1/2)TiO3 ferroelectric ceramics, J. Europ. Ceram. Soc., Vol. 12, p. 1299, (2001) 2. Jean-Richard Gomah-Pettry, Senda Said, Pascal Marchet, Jean-Pierre Mercurio, Sodium-bismuth titanate based lead-free ferroelectric materials, Europ. Ceram. Soc., Vol. 24, p. 1165, (2004) |
| 저자 | 손영진1, 최문관1, 조경원1, 권순용1, 김일호1, 김영민2, 어순철1 |
| 소속 | 1충주대, 2고려전자(주) 소재개발부 |
| 키워드 | Lead-free; BNBT; Piezoelectric |
