• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1400-1401
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• 2006

In this study, in order to develop low temperature sintering piezoelectric ceramics for multilayer piezoelectric actuator, $PbSr(Mn_{1/3}Nb_{2/3})O_3-(Mg_{1/3}Nb_{2/3})O_3-(ZrTi)O_3$ ceramics were fabricated using $Na_{2}CO_{3}-Li_{2}CO_{3}$ as sintering aids and their piezoelectric and dielectric characteristics were investigated according to the sintering tempo rature. At the sintering temperature of $900^{\circ}C$, the density, electrom echanical coupling factor(kp), mechanical quality factor(Qm) and dielectric constant(${\varepsilon}r$) of specimen showed the optimum value of $7.730[g/cm^2]$, 0.552, 1134, 1492 and 330[pC/N], respectively.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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• pp.1337-1338
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• 2007

In this study, in order to develop low temperature sintering ceramics for multilayer piezoelectric actuator, 0.07Pb$(Mn_{1/3}Nb_{2/3})O_{3}-xPb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_{3}-(0.93-x)Pb(Zr,Ti)O_{3}$ ceramics system were fabricated using $Li_{2}CO_{3}-Bi_{2}O_{3}$-CuO sintering aids and the specimens were sintered at $930^{\circ}C$. Thereafter their piezoelectric and dielectric characteristics were investigated with the amount of PNN substitution. At 9[mol%] PNN substitution, electromechanical coupling factor (kp), mechanical quality factor (Qm) and piezoelectric constant ($d_{33}$) showed the optimum value of 0.60, 1323 and 387pC/N, respectively.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.1229-1232
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• 2010

본 논문은 고효율 강압형 적층 압전변압기를 개발하기 위하여 저온소결 세라믹스 개발 및 적층 변압기를 제작하였다. 그리고 회로 요소로써 사용하는 PT는 인버터 설계의 일반적인 접근법을 보여주기 위한 것이다. 또한 압전기 영향의 기술(記述)은 다수의 연구에서 복잡한 방정식과 공식도 쉽게 찾을 수 있다. 특히 압전기 세라믹 EMT가 변화하지 않으며 PT기초 전기소자의 여러 가지 예는 더욱 효과적인 적층변압기의 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제15권10호
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• pp.896-901
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• 2002

The polarization and strain behavior of multilayer ceramic actuators fabricated by tape casting using a PNN-PZT ceramics were investigated in association with electrode size and internal layer number. Spontaneous polarization and strain decreased with increasing electrode size. In addition, the increase of internal layer number brought reduced spontaneous polarization and increased the field-induced strain. Because the actuators structure is designed to stack ceramic layer and electrode layer alternatively, the ceramic-electrode interfaces may act as a resistance to motion of domain wall. To analyze the effect of ceramic-electrode interface, the diffraction intensity ratio of (002) to (200) planes was calculated from X-ray diffraction patterns of samples subjected to a voltage of 200 V. The diffraction intensity ratio of (002) to (200) planes was decreased with increasing electrode size and internal layer number. The diffraction intensity ratio and straining behavior analyses indicate that the Polarization and strain were affected by the amount of 90°domain decreasing with increasing electrode size and internal layer number. Consequently, the change of polarization and displacement with respect to electrode size and layer number is likely to be caused by readiness of the domain wall movement around the interface.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.184-189
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• 2004

The effects of $Y_2$ $O_3$-substitution on the piezoelectric properties of Pb[(N $i_{1}$3/N $b_{2}$3/)$_{0.15}$(Z $r_{1}$2/ $Ti_{1}$2/)$_{0.85}$] $O_3$ceramics were investigated. It was found that $Y^{3+}$ ions incorporate into Pb-sites of the ceramics, resulting in a increased lattice anisotropy and formation of Pb-vacancies. As a result, an orthorhombic-tetragonal phase transition was induced when $\chi$>0.005. At the morphotropic phase boundary of x=0.005, piezoelectric constants( $k_{p}$, $k_{33}$, and $d_{33}$) showed maximum values of 0.53, 0.58, and 350pC/N, respectively. A 30-layer actuator fabricated with the above material showed a maximum strain of 0.12％ under 100V DC bias.

• 한국기계가공학회지
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• 제12권1호
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• pp.97-103
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• 2013

A new precision positioning mechanism for stage was been developed by Displacement Magnification Device(DMD) in this paper. The DMD was composed of the beam and multilayer piezoelectric actuators. The theoretical and experimental analysis of DMD to enlarge displacement more then 50times were discussed. And the 2-axis stage by using displacement amplification apparatus was added in the new DMD, and it was able to do it through finite element analysis and experiment. As the results, the magnification of DMD can be obtained about $100{mu}m$ displacement to the 10V input voltage($1.5{mu}m$). And the about 50nm of linearity error in the $30{mu}m$ measurement range and 20times of the amplification in displacement can be measured. In addition, the experimental results are confirmed the possibility of millimeter displacement characteristics and correspond to finite element analysis results.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2003년도 춘계학술대회 논문집 센서 박막재료 반도체 세라믹
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• pp.219-222
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• 2003

$0.2(PbMg_{1/3}Nb_{2/3}O_3)-0.8(PbZr_{0.475}Ti_{0.525}O_3)$ 조성을 이용하여 $5{\times}5{\times}5mm^3$의 적층형 세라믹 액츄에이터 소자를 tape casting 방법으로 제작하였다. 전극재로서는 Ag-Pd를 이용하여 총 50층의 layer를 적층하였으며, 적층된 액츄에이터를 $1100^{\circ}C$의 온도에서 소결하였다. X-ray diffractometer를 이용하여 제작된 소자와 열화된 소자의 구조적인 특성을 분석하였다. 제작된 소자의 열화 특성을 알아보기 위하여 60 Hz 의 triangular wave를 인가하여 열화전과 후의 p-E hystcresis loop의 변화를 살펴보았으며, 인가된 전압의 변화에 따라서 소자에서 발생되는 양의 열을 측정하였다. 파괴된 소자의 파단면에 대한 SEM 분석을 통하여 소자의 파괴 메카니즘을 알아보도록 하였다. 이로부터 전기적 기계적 열화가 소자의 동작에 미치는 영향에 대해서 알아 보았다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2004년도 하계학술대회 논문집 Vol.5 No.2
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• pp.802-805
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• 2004

압전 액츄에이터는 다른 종류의 액츄에이터와 비교할 때 높은 강성, 빠른 응답성의 우수한 특성을 가지고 있다. 벤더형 액츄에이터는 높은 변위의 장점을 가지나 높은 전기장과 기계적 부하인가시에는 내부 응력이 증가하므로서 신뢰성이 감소한다는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 여러 방법으로 내부 응력을 줄이려는 시도가 있으며 그중 하나는 경사기능 소재나 경사기능 구조를 가지는 액츄에이터의 개발이다. 본 연구에서는 경사기능 특성을 모사한 액츄에이터 구조를 제작하고 그 특성을 조사하였다. 두 가지의 압전상수 d31= - 220 pC/N, d31 =- 100 pC/N를 가지는 세라믹층을 적층하여 벤더형 액츄에이터의 특성을 관찰하였다. 그 결과 두 종류의 세라믹층으로 적층한 액츄에이터가 한가지 특성의 세라믹으로 제작한 액츄에이터 보다 전압인가시 20%이상의 우수한 변위 특성을 나타내었다. 이러한 변화는 내부 응력의 감소에 기인한 것으로 예상된다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.206-206
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• 2008

압전소자를 이용한 초음파 모터는 전자기적 원리로 동작하는 기존의 모터에 비해 구조가 간단하고 소형, 경량화가 가능하며 저속에서 큰 토크가 가능하고 ${\mu}m$단위 까지 정밀제어가 가능하다는 장점 등으로 인해 그 응용분야가 점차 확대되고 있다. 초음파 모터의 원리는 수평과 수직방향에서 변위가 타원형 운동을 형성하는 것이다. 따라서 선택한 타원운동의 방식에 의해서 모터의 형상이 달라진다. 초음파 모터는 액츄에이터를 사용하여 만들기 때문에 액츄에이터의 특성은 모터의 타원변위나 토크에 영향을 미친다. 단판형 액츄에이터에 비하여 적층 액츄에이터는 입력 임피던스를 낮추어 낮은 구동전압에서 구동이 가능하며 큰 변위와 토크를 발생하기 때문에 진동자의 수명 향상과 구동전압을 낮추기에 적합하다. 적층 액츄에이터는 변위량이나 응력 등을 개선하기 위해서 전기기계 결합계수(kp) 및 압전 d상수가 큰 재료가 요구되며, 고전압에서 장시간 구동 시 마찰에 의한 열손실을 감소시키기 위해 높은 기계적 품질계수(Qm)를 가져야한다. 적층 시 내부전극으로 사용하는 Pd, Pt가 함유된 전극은 가격이 비싸 제조비용을 상승시킨다. 상대적으로 값싼 Ag전극을 사용하면 비용절감을 할 수 있지만 융점이 낮아서 저온소결이 불가피하다. 따라서, 특성이 우수한 적층 액츄에이터를 제조하기 위해서 저손실, 저온소결 할 수 있는 액츄에이터 재료가 필요한 실정이다. L1-B4 혈 선혈 초음파 모터는 L1모드와 B4모드의 공진 주파수가 일치하여야 큰 변위를 얻을 수 있는데 이전의 논문에서 Atila를 이용한 시뮬레이션 결과를 분석한 봐 있다. 적층 액츄에이터의 층수를 5,7,9,11,13,15층으로 하여 L1-B4모드에서의 공진주파수를 비교한 결과 13 층일 때 두 모드가 비슷한 공진주파수를 보였고, 티원변위궤적도 다른 층수에 비해 크게 나타났다. 본 연구에서는 시뮬레이션 결과 가장 좋은 특성을 보인 13층 액츄에이터로 선형 초음파 모터를 제작하였다. 또한, 액츄에이터는 압전 및 유전특성이 우수한 저온소결 PZW-PMN-PZT세라믹을 이용하여 제작하였고, 내부전극으로 Ag전극을 사용하였다. 제작된 13 층 선형초음파모터를 가지고 프리로드 및 전압에 따른 속도를 조사하였고, 시뮬레이션 결과와 비교해 보았다.