• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제19권5호
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• pp.417-421
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• 2006

In this study, in order to develop low temperature sintering piezoelectric ceramics for LTCC (Low-Temperature Cofired Ceramic) multilayer piezoelectric actuator, PMW-PMN-PZT ceramics using $0.2wt%\; Li_2CO_3$ and $0.25wt%\;CaCO_3$ as sintering aids were investigated according to the varation of PMW substution. Composition ceramics could be sintered at $900^{\circ}C$ by adding sintering aids. As the amount of PMW substitution increased, the crystal structure of PMW-PMN-PZT ceramics moved from tetragonal phase to rhombohedral phase gradually, and MPB(Morphotrophic Phase Boundary) region appeared at 2 mol% PMW substitution. At the sintering temperature of $900^{\circ}C$, the density, electromechanical coupling factor(kp), mechanical quality factor(Qm), dielectric constant(${\epsilon}r$), piezoelectric constant(d33) and Curie temperature(Tc) of 2 mol% PMW substituted PMW-PMN-PZT ceramics showed the optimal values of $7.88g/cm^3$, 0.58, 1002, 1264, 352 pC/N and $336^{\circ}C$, respectively, for LTCC multilayer piezoelectric actuator application.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제12권6호
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• pp.249-252
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• 2011

We investigated the low firing of $Li_2CO_3$ added $0.2Pb(Mg_{1/3}Nb_{2/3})O_3$ - 0.3Pb($Fe_{1/2}Nb_{1/2}$) - $0.5Pb(Zr_{0.475}Ti_{0.525})O_3$ (PMN-PFN-PZT) ceramics and multilayer actuators (MLAs) using Ag inner electrodes. It was found that 0.1 wt% $Li_2CO_3$ was quite effective in lowering the sintering temperature of PMN-PFN-PZT ceramics from $1,100^{\circ}C$ down to $900^{\circ}C$ without deteriorating their piezoelectric ceramics ($d_{33}$ = 425 pC/N and $k_p$ = 61.9%). However, excess $Li_2CO_3$ up to 0.3 wt% brings about unwanted problems such as the formation of a $LiPbO_2$ secondary phase and subsequent degradation in the piezoelectric properties. Using 0.1 wt% $Li_2CO_3$ added PMN-PFN-PZT ceramics, MLAs with Ag inner electrodes were successfully fabricated, resulting in a normalized strain of 580 pm/V at an electric field of 1.5 kV/mm.

• 한국세라믹학회지
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• 제41권9호
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• pp.709-714
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• 2004

우수한 압전 특성을 나타내는 것으로 알려진 Mn 첨가 PMN-PZT의 저온소결 첨가제가 실험되었다. 저온소결 첨가제로는 B$_2$O$_3$가 사용되었고 소결온도와 B$_2$O$_3$ 첨가량의 변화가 소결성과 유전 및 압전특성의 변화에 미치는 영향을 조사하였다. B$_2$O$_3$ 첨가량과 소결온도를 변화시킨 결과 B$_2$O$_3$ 첨가량 2wt% 이하 100$0^{\circ}C$이하 조건에서 소결밀도가 증가하여 B$_2$O$_3$가 저온소결재로 작용하였다. 그러나 10$50^{\circ}C$ 이상에서는 주조성인 PMN-PZT보다 낮은 소결밀도를 나타내었다. B$_2$O$_3$ 첨가에 따른 유전상수($\varepsilon$$_{33}$ $^{T}$ )의 변화를 확인할 결과 B$_2$O$_3$ 2wt% 100$0^{\circ}C$ 조건에서 1000의 유전율을 나타내었다. B$_2$O$_3$ 첨가량이 전기-기계 결합계수(k$_{p}$ )와 압전상수(d$_{33}$ )에 큰 저하를 가져오지 않는 B$_2$O$_3$ 첨가 한계는 2wt% 이하로 나타났다. 이때, k$_{p}$ 는 약 50%, d$_{33}$ 는 약 300(${\times}$$10^{-12}$ C/N) 정도의 값을 얻을 수 있었다. B$_2$O$_3$ 첨가는 기계적 품질계수(Q$_{m}$ )의 증가를 가져왔으며 0.5wt% B$_2$O$_3$ 첨가 110$0^{\circ}C$ 소결 조건에서 1700의 품질계수를 나타내었다. 유전손실은 B$_2$O$_3$ 첨가에 따라 큰 변화 없이 0.5% 이하의 값으로 나타났다.

• 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.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제35권4호
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• pp.333-341
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• 2022

자기전기복합체(magnetoelectric, ME compositie)는 자왜재료와 압전재료의 결합현상을 이용하는 재료로서 지난 20여 년간 이론적, 실험적으로 많은 연구가 진행되어 왔다. 자기전기복합체의 출력특성은 구성하는 소재, 계면층, 복합체의 형상, 자기장하 진동모드 등의 많은 구성요소의 최적화를 통하여 급속히 향상되고 있다. 하지만 자기전기복합체의 자기전기 결합 특성 평가는 대부분의 연구들에서 구체적인 방법을 제시하지 않아 어떻게 측정한 것인지가 불명확한 경우가 많다. 본 논문에서는 자기전기복합체의 비공진, 공진상황에서 자기전기 전압계수를 어떻게 측정할 수 있는지에 대한 자세한 방법을 소개한다. 평가를 위한 샘플로서 대칭적인 구조를 가지는 Gelfenol/PMN-PZT/Gelfenol 자기전기복합체를 제조하였다. 압전 재료로는 이방성의 (011) 32 모드의 PMN-PZT 압전 단결정과 자왜재료로는 Galfenol 합금을 사용하여 에폭시로 접착하였다. 컴퓨터 인터페이스로 자동화된 자기전기 전압특성 측정 시스템의 구성을 우선 설명하고, 자기전기 결합특성의 측정 방법을 단계별로 설명한다. 본 튜토리얼 논문에서는 자기전기결합 특성과 특성평가방법을 이해하고자 하는 연구자들에게 도움이 될 수 있는 평가방법의 원리와 절차를 제공하고자 하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 1999년도 추계학술대회 논문집
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• pp.256-259
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• 1999

The purpose of this study is to develop the material for multiayer piezoelectric ceramic transformer because multiayer piezoelectric transformer must need low sintering temperature. So that PMN-PSN-PZT family ceramics were added with glass brit(SiO$_2$ $.$ PbO). The dielectric and piezoelectric properties were increased with increasing it until the amounts of additive 0.8wt%. Sintering temperature were low about 100[$^{\circ}C$]. Accordingly, This material could be used to multiayer piezoelectric transformer .

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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• pp.1246-1247
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• 2008

With recent advanced in portable electric devices, wireless sensor, MEMS and bio-Mechanics device, the new typed power supply, not conventional battery but self-powered energy source is needed. Particularly, the system that harvests from their environments are interests for use in self powered devices. For very low powered devices, environmental energy may be enough to use power source. Therefore, in other to made piezoelectric energy harvesting device, PMN-PZT thick film was formed by the screen printing method on the Ag/Pd coated alumina substrate. The layer was 8 layers and slurry where a-terpineol, ethycellulose, ferro B-75001 as Vehicle, PMN-PZT powder used are fabricated by ball mill. The output power quality was be also investigated by changing the load resistance, weight and frequency. The made piezoelectric energy harvesting device was resulted from the conditions of 33$k{\Omega}$, 0.25g, 197Hz respectively. The thick film was prepared at the condition of 2.75Vrms, and its power was 230${\mu} W$ and its thickness was 56${mu}m$. The piezoelectric energy harvesting device output voltage was increased, when the load weight, load resistance was increasing and resonance frequency was diminishing. The other side, resonance frequency was diminished, when the weight was increasing. And output power was continuously it changed by load resistance, output voltage, weight and resonance frequency.

• 한국세라믹학회:학술대회논문집
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• 한국세라믹학회 2002년도 추계총회 및 연구발표회 초록집
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• pp.167.1-167
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• 2002

• 한국재료학회지
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• 제6권2호
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• pp.221-227
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• 1996

60Hz의 교류전계를 사용하는 종래의 Sawyer-Tower회로를 응용하여 0.1Hz의 직류 개념(quasi-DC)의 전계를 이용한 polarization과 strain의 동시 측정을 실시하였다. 측정의 대상으로는 강유전체로서 압전변형을 보이는 재료 중 가장 대표적인 PZT 계와 완화형 강유전체로서 전왜변형을 보이는 재료 중 가장 대표적인 PZT계와 완화형 강유전체로서 전왜변형을 보이는 재료 중 가장 대표적인 PMN계로 하였다. 0.1Hz한 주기의 전계 인가로 이력곡선을 측정할 수 있어서 시편의 발열을 크게 억제할 수 있었고 정확한 온도에서의 측정이 가능하였다. 또한 양방향 전계뿐 아니라 단방향 전계, 바이어스 전계도 인가할 수 있기 때문에 종래의 Sawyer-Tower 방법에서는 얻을 수 없는 강유전성에 관한 다양한 정보를 얻을 수 있었다. 이 방법은 또한 0.1Hz의 전계 하에서 얻을 수 없는 강유전성에 관한 다양한 정도를 얻을 수 있었다. 이 방법은 또한 0.1Hz의 전계 하에서 이력곡선이 측정되는 한 주기 동안에 시편에 부착된 스트레인 게이지를 통해 전계인가에 따른 strain 변화를 동시에 측정할 수 있기 때문에 strain과 polarization의 상관관계를 정확히 조사할 수 있다는 장점이 있다. PMN계에서 인가되는 전계의 넓은 범위에서 전왜정수 Q값을 연속적으로 구할 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제20권9호
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• pp.766-770
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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 $Li_2CO_3-Bi_2O_3-CuO$ sintering aids and the specimens were sintered at $930^{\circ}C$. Thereafter, their piezoelectric and dielectric characteristics were investigated according to the amount of PNN substitution. At 9 mol% PNN substitution, density, electromechanical coupling factor ($k_p$), dielectric constant, mechanical quality factor ($Q_m$) and piezoelectric constant ($d_{33}$) showed the optimum value of $7.86g/cm^3$, 0.60, 1640, 1323 and 387 pC/N, respectively. It is considered that these values are suitable for piezoelectric divece application such ad multilayer piezoelectric actuator and ultrasonic vibrator with pure Ag internal electrode.