Fabrication and Properties of $(Pb_{1-x}C_{ax})((Co_{\frac{1}{2}}W_{\frac{1}{2}})_yTi_{1-y})O_3+(MnO_2, NiO)$ piezoelectric ceramic

압전세라믹 $(Pb_{1-x}C_{ax})((Co_{\frac{1}{2}}W_{\frac{1}{2}})_yTi_{1-y})O_3+(MnO_2, NiO)$

Modified $PbTiO_3$ piezoelectric ceramics added with 0.2, 0.25, 0.3 mol of $CaCO_3$ and 0.04 mol of $(Co_{\frac{1}{2}}W_{\frac{1}{2}})$ and 0.05 mol of $MnO_2$ and NiO have been fabricated. These ceramics can be poled sufficiently within 10 minutes at $100^{\circ}C$ under about d.c. field of 40 kv/cm. Detailed measurement was performed on dielectric constants, cutie temperatures, elastic and piezoelectric properties and coupling factors for the fabricated ceramics. The most value of the piezoelectric coupling factors was coupling factor of thickness mode kt and its value for 0.25 mol of Ca was about $45\%$. Dielectric constants of $\varepsilon_{33}^T$ and $\varepsilon_{11}^T$ for 0.25 mol of Ca were 242 and 260, and coupling factor ratio (kt/Kp) and Qm were 6 and 357 respectively.

$PbTiO_3$는 perovskite구조를 가진 강유전체로써 Curie온도가 높고 유전율이 작아 고온. 고주파재료로 주목되어왔으나 curie온도 이하에서 결정이방성(C/a)이 크기 때문에 소결 후 결정립(grain)이 입계(grain boundary)에서 분리되어 치밀하고 기계적으로 강한 세라믹을 얻을 수 없었고, 항전력이 커 분극이 어려위 실용화 되지 않았다. 본 연구에서는 $PbTiO_3$에 Pb일부를 Ca로 치환하고 Mn, Ni, Co및 W의 산화물을 첨가하여 치수가 크고 기계적으로 강한 세라믹을 제조하였고, 그 분극 조건도 PZT의 분극 조건과 같은 정도로 개선하였다. 그리고 결합계수이방성(Kt/Kp)이 $5\sim6$으로 크고, 기계적 품질계수 Qm이 $310\sim480$ 정도로 낮으며, 유전상수가 200대의 값으로 PZT보다 1/5정도 작은 고온, 고주파. 광대역 초음파 발진자 재료로 적합한 압전세라믹을 제조 연구하였다.