• ETRI Journal
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• 제31권6호
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• pp.688-694
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• 2009

In this paper, we present the results of a preliminary study on the piezoelectric energy harvesting performance of a Zr-doped $PbMg_{1/3}Nb_{2/3}O_3-PbTiO_3$ (PMN-PZT) single crystal beam. A novel piezoelectric beam cantilever structure is used to demonstrate the feasibility of generating AC voltage during a state of vibration. The energy-harvesting capability of a PMN-PZT beam is calculated and tested. The frequency response of the cantilever device shows that the first mode resonance frequency of the excitation model exists in the neighborhood of several hundreds of hertz, which is similar to the calculated value. These tests show that several significantly open AC voltages and sub-mW power are achieved. To test the possibility of a small scale power source for a ubiquitous sensor network service, energy conversion and the testing of storage experiment are also carried out.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2007년도 추계학술대회논문집
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• pp.326-331
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• 2007

This paper conducts a vibratory loads reduction analysis of an Advanced Active Trailing-edge Flap (AATF) blade utilizing single crystal piezoelectric actuators. For an AATF blade, a new L-L piezostack actuator using single crystal PMN-PT materials is designed. The AATF blade is designed to have similar characteristics to the Advanced Active Twist Rotor (AATR) blade. The active trailingedge flap is assumed to be 20% of the blade span and 15% of the chord, located at 75% of the blade radius. In order to conduct the vibratory loads reduction analysis of the AATF blade in forward flight, DYMORE, a multi-body dynamics analysis code, is used. The simulation result shows that the hub vibratory loads may be reduced by approximately 89% even with a much lower input-voltage when comparing with the other active rotor systems.

• 센서학회지
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• 제29권1호
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• pp.59-62
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• 2020

Currently, increasing attention is being paid to relaxor-based ferroelectric single crystals in photoacoustic images, especially for high-end applications. Among the crystals are (1-x)Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-xPbTiO₃ (PMN-100xPT) single crystals located near their morphotropic phase boundary (x = 0.30-0.35) because of their ultrahigh piezoelectric and electromechanical coupling properties. The alternating current poling (ACP) treatment, rather than the conventional direct current poling treatment, has recently been spotlighted due to its effectiveness in enhancing the piezoelectric properties. So far, it has been suggested that the enhanced piezoelectricity originates from either a domain miniaturization to nanodomains or from an electric-field-induced monoclinic symmetry. In this study, we demonstrate by thermally stimulated depolarization current measurements that the effect of ACP is too complex to be explained using a single mechanism and that the proposed electric-field-induced monoclinic symmetry is unlikely to exist.

• 한국자기학회:학술대회 개요집
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• 한국자기학회 2007년도 The 1st International Symposium on Advanced Magnetic Materials
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• pp.255.1-255.1
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• 2007

• 한국음향학회지
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• 제41권3호
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• pp.278-286
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• 2022

본 연구에서는 압전세라믹 기반의 상용 Free-Flooded Ring(FFR) 트랜스듀서 대비 소형이면서 저주파 고감도 특성을 확보하기 위해, 높은 압전상수와 전기-기계 결합계수를 가지는 압전단결정 PIN-PMN-PT를 적용한 33-모드 FFR 트랜스듀서를 설계하였다. FFR 트랜스듀서의 광대역 특성을 확보하기 위해 비능동소자를 삽입한 링 구조를 적용하였으며, 3종의 비능동소자 소재 별 특성 해석 결과를 비교하여 최적의 소재를 선정하였다. 링 트랜스듀서의 특성 변화를 최소화하기 위해 오일 충진형 FFR 트랜스듀서로 제작하였으며, 음향시험을 통해 송신감도, 수중 임피던스 및 수평/수직 빔패턴이 해석결과와 잘 일치하는지 확인하였다. 해석 및 시험 결과를 비교한 결과, 송신감도는 공동공진 주파수에서 약 1.3 dB, 구조공진 주파수에서는 약 0.3 dB 차이를 보였다. 또한 상용 트랜스듀서 대비 높은 송신감도를 보유하면서도 직경을 약 17 % 축소하여 제작할 수 있었다. 이를 통해 소형이면서 고출력 특성을 가지는 압전단결정적용 FFR 트랜스듀서의 구현 가능성과 해석을 통한 특성 예측 방법의 유효성을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제30권1호
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• pp.15-20
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• 2017

본 논문에서는 지능 구조물 작동기의 성능 향상을 위해 압전 단결정을 적용한 압전 복합재료 작동기 LIPCA-S2를 설계, 제작하고 성능을 측정하였다. 외팔보 형태로 고정된 LIPCA-S2의 끝단 변위를 예측하기 위하여 공급 전압에 대한 압전 재료 작동층의 변형을 기반으로 곡률 변화 예측 모델을 적용하였으며, 실제 작동기의 성능을 측정하여 두 결과를 비교하였다. 외팔보 상태의 LIPCA-S2의 끝단 처짐에 대한 결과를 비교하였을 때, 예측 결과가 측정 결과에 비하여 4배 정도 크게 예측되었음을 확인하였다. 각 결과의 차이는 LIPCA-S2 내부에 삽입된 압전 단결정에 작용하는 압축 응력에 대하여 압전 단결정 특성이 영향을 미치는 것이라 가정하여, LIPCA-S2를 제작하는 과정에서 발생된 잔류 응력과, 작동층에 전압을 가하며 작동기를 구동했을 때 발생하는 응력 변화를 고전 적층 이론을 통해 계산하였다. 박판 압전 단결정에 평면 방향으로 압축 응력이 변할 때, 압전 변형상수의 변화와 탄성계수의 변화를 측정하였고, 이러한 특성 변화를 고려한 새로운 예측 모델을 활용한 예측 결과는 실제 측정값에 근접함을 알 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제27권4호
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• pp.91-96
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• 2020

Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3계 압전 단결정의 유전특성과 압전특성을 전계 및 압축응력 인가 조건 하에서 33-모드 방식으로 측정하였다. 110~140℃ 영역에서 저온 rhombohedral 구조에서 고온 tetragonal 구조로의 상전이가 관찰되었으며, cubic 구조로 변화하는 큐리온도는 165℃ 정도로 나타났다. 압축응력 및 전계 변화에 따른 분극의 크기변화를 측정하였다. 전계인가 분극 곡선의 기울기로부터 비유전율을 계산하였고, 인가되는 응력의 크기가 증가할수록 계산된 비유전율의 크기는 증가하고, 인가되는 전계의 크기가 증가할수록 비유전율의 크기는 감소하는 경향성을 나타내었다. 압축응력 및 전계 변화에 따른 변위 거동을 측정하였으며, 곡선의 기울기로부터 압전상수를 계산하였고 압력인가에 따른 상전이를 확인하였다. 수중 또는 의료용 초음파 발진자로 실제 응용할 경우 선형성을 유지하여 구동이 가능하기 위하여 소자 기구물을 형성하는 단계에서 인가하게 되는 압축응력의 크기와 구동 전계의 DC 바이어스의 크기를 적절하게 설계할 필요가 있다.

• 한국세라믹학회지
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• 제47권4호
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• pp.333-337
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• 2010

Domain structure and polarization switching in (001)-oriented $Pb(Mg_{1/3}Nb_{2/3})O_3-x%PbTiO_3$ (PMN-x%PT) crystals for x=20 and 35at% have been investigated in-situ by scanning force microscope (SFM) in a piezoresponse mode under a step DC electrical voltage. In the initial annealed condition, polar nano domains (PND) and domain striations oriented along {110} were observed in x=20 and x=35, respectively. For x=20, domain switching occurs by heterogeneous nucleation, where nucleation is not confined in the vicinity of domain boundaries, but rather can occur throughout the crystal volume. However, for x=35, domain switching tends to be preferentially initiated near pre-existing twin boundaries. With increasing the applying voltage, the nuclei density increased and assembled into {110} striations, indicating a stress-accommodated domain growth process. At higher voltage, nucleation occurs heterogeneously throughout the crystal volume.