The effect of ZrO2 addition on microstructure and piezoelectric properties of sintered 0.96(K0.5Na0.5)NbO3-0.04SrZrO3 ceramics in reduced atmosphere

Title
The effect of ZrO2 addition on microstructure and piezoelectric properties of sintered 0.96(K0.5Na0.5)NbO3-0.04SrZrO3 ceramics in reduced atmosphere
Authors
강경민
Keywords
theeffectofzro2additiononmicrostructureandpiezoelectricpropertiesofsintered096k05na05nbo3004srzro3ceramicsinreducedatmosphere
Issue Date
2011
Publisher
인하대학교
Abstract
최근 전자 기기들의 소형화 및 고성능이 요구됨에 따라 액추에이터와 변압기를 중심으로 적층형 압전 세라믹스의 응용이 확대되고 있다. Pb(Zr,Ti)O3(이하PZT) 압전 세라믹스는 우수한 압전특성을 나타내고 있다. 그러나 독성이 강한 Pb 때문에 여러 분야에서 규제를 받고 있다. 그러므로 Pb를 대체할만한 우수한 특성을 가진 무연계(lead-free) 압전 세라믹스의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 무연계압전 세라믹스를 개발하기 위하여 (K0.5Na0.5)NbO3에 SrCO3과 ZrO2를 첨가한 (1-x)K0.5Na0.5NbO3-xSrZrO3+yZrO2 (KNN-SZO2)세라믹스를 [(x=0,0.02, 0.04), (y=0 ~ 0.10)] 일반적인 세라믹스 공정으로 제작하였다. 또한 적층형 압전 세라믹스 내부전극으로는 고가의 Ag-Pd 합금을 사용한다. 재료의 가격적인 측면에서 볼 때 값싼 Ni를 내부전극으로 사용하는 편이 바람직하다. 그러나 적층형 압전 세라믹스는 1000 ~ 1400oC의 고온에서 소결하는 것이 필요하다. 하지만 공기중에서 Ni을 고온 소결할 경우 내부전극이 산화되어 전기전도도가 떨어지게 되므로 도체로써의 역할을 잃게 된다. 따라서 Ni의 산화를 억제하기 위하여 환원분위기에서 소결해야 한다. 본 연구에서는 적층형 압전 세라믹스를 3%H2-97%N2 환원 분위기에서 벌크 형식으로 소결시켜 적층형 압전 세라믹스의 내부전극으로 Ni을 사용 가능성을 확인하였고 압전 세라믹스의 구조 및 압전특성을 측정하였다.
Description
제 1 장 서론 1 제 2 장 이론적 배경 3 2.1.압전 세라믹스 3 2.1.1. 압전개요 3 2.1.2. 페로브스카이트(Perovskite) 구조의 강유전체 7 2.2 압전 세라믹스 연구개발 동향 9 2.2.1. PZT 압전 세라믹스 9 2.2.2. 무연계 압전 세라믹스 11 2.3. 테이프 캐스팅(tape casting) 공정 14 제 3 장 실험방법 15 3.1 시편 제작 방법 15 3.2 소결방법 17 3.3 측정방법 19 제 4장 결과 및 고찰 20 4.1. (1-x)KNN-xSrZrO3 무연 압전 세라믹스 20 4.1.1. 구조분석 20 4.1.1.1. 미세구조 분석 20 4.1.1.2. 밀도 측정 22 4.1.1.3. X선 회절 분석 22 4.2. 0.96KNN-0.04SrZrO3+yZrO2 무연 압전 세라믹스 25 4.2.1. 구조 분석 25 4.2.1.1. 미세구조 분석 25 4.2.1.2. 밀도 측정 25 4.2.1.3 X선 회절 분석 28 4.2.2. 전기적 특성 및 압전특성 30 4.2.2.1. 전기적 특성 30 4.2.2.2. 분극-전계 이력곡선 및 변위곡선 32 4.2.2.3. 압전특성 36 제 5 장 결론 42 제 6 장 참고 문헌 44
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/22551
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College of Engineering(공과대학) > Materials Science & Engineering (신소재공학) > Theses(신소재공학 석박사 학위논문)
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