Development of multilayer actuators with single crystals for implantable middle ears

압전 단결정 재료를 이용한 인공중이용 적층형 액츄에이터의 개발

이식형 인공중이에 있어 그 특성은 트랜스듀서의 성능에 따라 크게 좌우된다. 따라서 성능이 우수한 인공중이 제작을 위해서는 트랜스듀서의 주파수 특성 및 구동 성능이 우수해야 하고 인체 내 이식을 위해서는 그 크기가 작아야 한다. 본 연구에서는 인공중이용 소형 트랜스듀서로서 단결정 압전 재료인 PMN-PT를 이용한 적층형 액츄에이터를 제안하였다. 또한 제안된 모델을 두께 0.2mm를 갖는 $1mm{\times}1mm$ 크기의 PMN-PT 시편을 14층으로 쌓아 2.8mm 두께로 제작하였고, 이때 절연층으로 P.R을 사용하였다. 제작된 트랜스듀서의 성능은 Impedance Spectrum, 구동변위 측정 및 구동력의 계산을 통해 평가하였다. 이를 통해 PMN-PT를 재료로 사용한 적층형 액츄에이터의 성능이 기존의 PZT를 재료로 사용한 Bimorph 액츄에이터보다 훨씬 뛰어날 뿐만 아니라 청각 장애가 심한 고도난청자들에게 적용이 가능한 이식형 인공중이용 트랜스듀서로서 충분한 성능을 가지고 있음을 입증하였다.