| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2004년 봄 (05/14 ~ 05/14, 강릉대학교) |
| 권호 | 10권 1호 |
| 발표분야 | 세라믹스 |
| 제목 | MnO2가 첨가된 PMN-PZT계 세라믹스의 압전특성 |
| 초록 | 1. 서론 기계적 신호와 전기적 신호를 상호 가역적으로 변환할 수 있는 압전 세라믹스는 최근 초음파소자, 착화소자, 압전부저, 액츄에이터, 통신용 발진자, 필터 및 각종 센서로 널리 사용되고 있다. 센서용 압전 세라믹스가 가져야할 일반적인 특성은 압전성과 유전율이 높으며, 항전계가 적고, 기계적 품질계수가 작으며 탄성에 유연하여야 한다. 조성비에 의해 유전 및 압전 특성이 변화할 뿐만아니라, 미량의 첨가제에 의해 사용 목적에 따른 특성개선을 시도하고 있다. 따라서 첨가제의 역할은 매우 중요하며, 압전체를 소자로 사용할 때 가장 문제가 되는 주파수에 대한 안정성, 열화 현상에 대한 안정성 등을 향상시키는 역할을 하는 안정화제로서 MnO2, Cr2O3 등이 첨가되고 있다. 본 연구에서는 센서용 압전세라믹스에 적합한Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-(Pb,Zr)TiO3계를 이용한 조성설계를 통해 페로브스카이트 상의 합성률을 향상시키기 위한 시도를 하였고, 조성설계와 미세조직분석을 통해 최적의 성형, 소성 등의 제조공정을 조사하였으며, MnO2의 첨가량에 따른 압전특성의 변화를 연구하였다. 2. 실험방법 0.5Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.5Pb(Zr,Ti)O3-x[wt%]MnO2-1[wt%]PbO(이하 PMN-PZT: 0＜x＜1)의 조성을 만들기 위하여 24시간 밀링후 건조하였다. 건조된 분말을 체를 이용하여 분급한 후 850℃에서 5℃/min의 승온속도로 2시간 하소후 첨가제를 정해진 비율로 넣고 24시간(끝나기 2시간전 PVA 1wt% 첨가) 볼밀링하였다. 결합제를 첨가한 slurry를 완전 건조후 25㎜인 금형을 이용 1000kgf/㎠의 압력으로 일축 가압성형한 후 1200℃에서 2시간 소결하였다. XRD를 이용 소결체의 상을 확인하였고, SEM을 이용하여 미세조직을 관찰하였다. 전극형성을 위해 전도성silver paste(Metech Inc. #3288)를 도포하여 650℃에서 20분간 소부하였고, 실리콘 오일 항온조에서 2kV/㎜의 전계를 가하여 20분간 분극처리한 시편을 상온에서 24시간 방치후, Low Frequency Impedence/Gain Phase Analyzer(HP 4194A)를 사용하여 압전 특성을 측정하였다. 3. 실험결과 MnO2의 첨가량에 따른 PMN-PZT 세라믹스의 상분석, 미세구조 및 압전특성을 조사한 결과, MnO2를 1wt%까지 첨가하여도 모두 페로브스카이트 단일상을 얻을 수 있었으며, 입자의 크기가 감소하는 경향을 보였다. MnO2의 첨가량이 증가할수록 압전전압상수 및 압전전하상수가 모두 감소하였고, 기계적 품질계수가 크게 증가하였으며, 입자크기와는 거의 상관없이 전기기계 결합계수는 다소 감소하였다. 본 조성의 압전 세라믹스는 압전 액츄에이터, 음향센서, 진동 공급기 등의 부품소재에 적합한 조성이라 사료된다. Acknowledgements : 본 연구과제는 산업자원부의 출연금 등으로 수행한 지역전략산업 석박사 연구인력 양성사업의 연구결과입니다. 참고문헌 1) Z. Brankovi, G. Brankovic, C. Jovalekic, Y. Maniette, M. Cilense and J. A. Varela, Mater. Sci. Eng. A345(1-2), 243 (2003). 2) J. Wang, D. M. Wan, J. M. Xue and W. B. N, J. Am. Ceram. Soc. 82, 477 (1999). |
| 저자 | 유신욱1, 김재창1, 황동연1, 이미영1, 어순철1, 김일호1, 김영민2 |
| 소속 | 1충주대, 2고려전자(주) |
| 키워드 | PMN-PZT; 압전 세라믹스 |
