Dielectric and Piezoelectric Properties of 0.125PMN-0.435PT-0.44PZ Ceramics for Ultrasonic footer Applications

초음파 전동기용 0.125PMN-0.435PT-0.44PZ 세라믹스의 유전 및 압전특성

In this study, the effect of the sintering temperature on the dielectric and piezoelectric properties of 0.5 wt% $MnO_{2}$-doped $0.125Pb(Mg_{1/2}Nb_{2/3})O_{3}-0.435PbTiO_{3}-0.44PbZrO_{3}$ ceramics were investigated aiming at ultrasonic motor applications. From experimental result, it was found that the optimal sintering temperature condition was at $1270^{\circ}C$. The sample sintered at $1270^{\circ}C$ had density of $7.72\;g/cm^{3}$, dielectric constant of 570, dielectric loss of 0.82%, remanent polarization of $19.18{\mu}C/cm^{2}$, coercive field of 9.63 kV/cm, electromechanical coupling factor of radial mode of 55.1%, mechanical quality factor of 886. Temperature and frequency dependence of dielectric constant and dielectric loss of the sintered sample at $1270^{\circ}C$ was also investigated.

본 연구에서는 $0.125Pb(Mg_{1/2}Nb_{2/3})O_{3}-0.435PbTiO_{3}-0.44PbZrO_{3}$의 조성을 갖는 hard계 압전 재료에 0.5 wt%의 $MnO_{2}$를 첨가하였으며, 이 시편으로 초음파 전동기를 제작하고자, 소결 온도에 따른 시편의 유전 및 압전특성에 대하여 연구하였다. 실험 결과, $1270^{\circ}C$의 소결 온도에서 다음과 같이 가장 우수한 압전특성을 나타냈다. 즉 시편의 밀도는 $7.72\;g/cm^{3}$ 유전상수는 570, 유전손실은 0.82 %f, 잔류분극 Pr은 $19.18{\mu}C/cm^{2}$ 항전계 Ec는 9.63 kW/cm, 전기기계 결합계수 kp는 55.1%, 기계적 품질계수 Qm은 886이 되었다. 또한 $1270^{\circ}C$ 에서 소결된 시편의 유전상수 및 유전손실을 주파수 변화와 온도 변화에 따라 조사하였다.