• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제21권12호
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• pp.1077-1082
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• 2008

To fabricate a multi-layered piezoelectrics/electrodes structure, the piezoelectrics should be sintered at the temperature lower than $950^{\circ}C$ to use the silver electrode, which is cheaper than the electrodes containing noble metals such as Pd and Pt. Therefore, in this study, we modified the composition of $Pb(Zr,Ti)O_3$-based material as $(Pb_{0.98}Cd_{0.02})(Ni_{1/3}Nb_{2/3})_{0.25}Zr_{0.35}Ti_{0.4}O_3$ to lower the sintering temperature and to improve the piezoelectric properties. Small amount of $MnCO_3$, $SiO_2$, and $Pb_3O_4$ were also added to lower the sintering temperature of the ceramic. The prepared raw powders were mixed by using a ball mill for 24 hours. And then the mixed powders were calcinated for 2 hours at $800^{\circ}C$. The calcinated powders were again crushed with the ball mill for 72 hours. The final powders were pressed for making the shape of ${\emptyset}15\;mm$ disk. The disk-type samples were sintered at temperature range of $850{\sim}950^{\circ}C$. The crystal phases of the sintered specimens were perovskite structure without secondary phases. All of the measured electrical properties such as electromechanical coupling coefficients ($k_p$), mechanical quality factors ($Q_m$), and piezoelectric charge constants ($d_{33}$) were decreased with decreasing the sintering temperatures. The electrical properties measured at the sample sintered at $950^{\circ}C$ were 54% of $k_p$, 503 of $Q_m$, and 390 pC/N of $d_{33}$, respectively. These properties were considered to be fairly good for the application of multi-layered piezoelectric generators or actuators.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2005년도 하계학술대회 논문집 Vol.6
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• pp.68-69
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• 2005

Low temperature ($\leq900^{\circ}C$) sintering piezoelectric ceramics $0.01Pb(Mg_{1/2}W_{1/2})O_3$-0.41Pb$(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3-0.35PbTiO_3-0.23PbZrO_3+0.1wt%Y_2O_3+xwt%ZnO$ $(0{\leq}x{\leq}2.5)$ have been developed and investigated. The electromechanical coupling coefficient ($k_p$), piezoelectric constant ($d_{33}$), and mechanical quality factor ($Q_m$) have been measured to characterize the piezoelectric materials system. When 2.0 wt% ZnO is added, the properties of the system, $d_{33}$ = 559 pC/N, $k_p$ = 55.0 % and $Q_m$ = 73.4 are obtained which are very suitable for piezoelectric actuators. A bending mode multilayer actuator has been also developed using the materials which size is $27(L)\times9(W)\times1.07(t)mm^3$. The actuators are fabricated by multilayer ceramic (MLC) process and consist of24 layers and each layer thickness is $35{\mu}m$. At this time, the displacement of actuator was $100{\mu}m$ at 28V.

• Composites Research
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• 제28권4호
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• pp.155-161
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• 2015

본 연구는 복합재료 구조물에 전기-기계 변환 기능을 융합한 센서-구조 일체형 복합재료 구조물 제작 방법에 관한 것으로 복합재료 구조물 자체가 센서 역할을 수행할 수 있도록 하여 구조 스스로 충격이나 진동 신호를 감지하고 손상 위치 또는 손상 정도를 실시간으로 모니터링 할 수 있는 다기능 복합 구조물에 관한 연구이다. 복합재 구조물에 전기-기계 변환 기능을 부여하기 위해 복합재 제작에 사용되는 에폭시 수지 대신 전기-기계 변환기능을 갖는 $Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3-Pb(Zr,\;Ti)O_2$ (PNN-PZT) 분말과 에폭시 수지를 1:30 wt% 혼합하여 제작된 스마트 수지를 사용하였다. Hand Lay-up 공법과, VARTM(Vacuum Assisted Resin Transfer Molding) 성형 방법을 이용하여 유리섬유에 스마트 수지를 함침시켜 센서-구조 일체형 복합재료 구조물을 제작하였다. 구조물을 센서로 사용하기위해 시편의 윗면과 아랫면에 전도성 도료를 사용하여 전극을 제작하였고, 고전압 앰프를 이용하여 상온에서 30분간 4kV/mm의 전계로 분극 처리를 수행하였다. 이후 충격망치를 사용하여 시편에 충격을 가했을 때 출력되는 전기 신호와 충격망치 신호를 비교하여 충격 신호 감응 및 감도를 측정하고 그 결과를 기술하였다.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제10권5호
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• pp.434-439
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• 1997

It this paper, the piezoelectric and electro-induced strain properties of (P $b_{1-}$2x/3/B $i_{x}$ )[N $i_{1}$3/N $b_{2}$3/)$_{0.4}$( $Ti_{0.6}$Z $r_{0.4}$)$_{0.6}$] $O_3$ceramics (x=0, 0.005, 0.02) were investigated with the substitution of B $i^{3+}$, and the feasibility of the application for bimorph actuator was evaluated by measuring the dynamic properties of the piezoelectric bimorph fabricated with above ceramics. Dielectric constant was enhanced with the increase of B $i^{3+}$ substitution, and appeared the maximum value of 5032 at x=0.01 composition. Increasing the substitution of B $i^{3+}$, the electromechanical coefficient( $k_{p}$ , $k_{31}$ ) was increased up to the substitution of 0.5 mol% B $i^{3+}$, showed the value of 0.656, 0.439, respectively. The piezoelectric constant( $d_{33}$ $d_{31}$ ) had the highest value of 344, 825 with the substitution of 0.5 mol% B $i^{3+}$. The strain, generated by 60 Hz AC electric field, had the largest value of 1200($\times$10$^{-6}$ $\Delta$1/1) in the composition with the substitution of 0.5 mol% B $i^{3+}$. The dynamic properties of the bimorph actuator, fabricated with the composition substitution of 0.5 mol% B $i^{3+}$, showed the largest value of 325 $\mu$m at $\pm$150 V square pulse. square pulse.are pulse..

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.191-191
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• 2008

강유전성 세라믹스 재료로써는 PZT계열의 세라믹재료가 널리 쓰이고 있다. 이는 우수한 유전 및 압전특성을 가지고 있으나, PbO을 다량 함유하고 있어 $1000^{\circ}C$이상에서 PbO가 급격하게 휘발되는 성질 때문에 조성의 변동이 생겨 재현성이 어려우며 이를 방지하기 위하여 PbO를 과잉 첨가시키기 때문에 PbO휘발로 인한 강한 독성이 인체에 유해하고, 비환경 친화적인 물질로 최근에는 환경문제가 대두됨에 따라 대체 또는 보완 할 수 있는 방안에 검토되고 있다. 본 연구는 그 해결책의 한 방안으로 압전특성이 우수한 $(Pb_{0.94}Sr_{0.06})[(Ni_{1/2}W_{1/2})_{0.02}(Mn_{1/3}Nb_{2/3})_{0.07}(Zr_{0.51}Ti_{0.49})_{0.91}]O_3$계 조성을 설계하고 Glass frit(0~1.1 wt%)를 소량 첨가하여 액상 소결 특성을 부여하고 $1000^{\circ}C$ 이하의 저온에서 소결하여 유전 및 압전 특성을 평가하였다. 실험방법은 일반적인 세라믹스 제조공정으로 24시간 ball milling하고 $850^{\circ}C$에서 2시간 하소 후 Glass frit를 소결조제로 소랑 첨가하여 $1000^{\circ}C$ 이하 온도에서 소결을 진행하여 각 소결온도에 따른 유전 및 압전 특성을 평가하였다. 최종 소결된 시편의 밀도와 수축율을 분석하여 최적의 소결온도를 확립하였으며 XRD분석을 통해 perovskite구조를 확인하고 미세구조확인을 위해 SEM으로 관찰하였다. 압전 특성을 평가하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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• pp.1244-1245
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• 2008

Recently, piezoelectric transformer is applied to wide fields. Multi layer piezoelectric transformer has the advantage of high step up ratio, electromechanical coupling coefficient(Kp) and mechanical quality factor(Qm), but is indicated of peeling-phenomenon of electrode, rising sintering temperature made price of costly electrode. So in this study, it discuss on method for fabrication of rosen type piezoelectric transformers. For the fabrication as rosen type piezoelectric transformers, synthesized the powder using 0.01Pb$(ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3$ - 0.08Pb$(Mn_{1/3}Nb_{2/3})O_3$ - 0.91Pb$(Zr_{0506}Ti_{0496})O_3$ (abbreviated as PNN-PMN-PZT) ceramics. The density, microstructure, dielectric and piezoelectric properties as a function of sintering temperature were investigated. The results indicated that the optimized properties of ceramics were obtained at sintering temperature of 1200$^{\circ}C$, showed the value of $d_{33}$=273pC/N, $K_p$=0.60 $Q_m$=1585, ${\varepsilon}_r$=1454, density=7.917$g/cm^3$ and $tan{\delta}$=0.0064.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.325-325
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• 2008

스크린 프린팅에 의한 압전 후막은 MEMS 공정을 이용하여 마이크로 펌프, 마이크로 벨브, 마이크로 센서, 마이크로 로봇 등 여러 초소형 기계부품에 응용되고 있으며, Sol-Gel, PLD를 이용해 증착된 막 등에 비해 수십${\mu}m$의 비교적 두꺼운 막을 형성시킬 수 있는 장점을 가지고 있다. 그러나 실리콘 기판을 사용하여 스크린 프린팅으로 형성된 압전 후막의 경우, 공정상 바인더를 연소시키는 과정을 거치게 되므로, 밀집된(Dense) 구조를 가지는 막을 만들기가 어렵다. 이로 인해 스크린 프린팅에 의한 후막은 전기적 특성 및 기계적 특성이 떨어지는 경향이 있다. 본 연구에서는 스크린 프린팅에 의한 압전 후막의 밀집된 구조 및 특성을 향상시키기 위해 0.01Pb$(Mg_{1/2}W_{1/2})$O3-0.41Pb$(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3-0.35PbTiO_3-0.23PbZrO_3$의 powder와 Attrition 밀링 처리된 powder를 비율별로 혼합하여 입자의 크기를 변화시켜 막의 충진 밀도를 향상시켰으며, 열처리 효과를 극대화시키기 위해 RTA(Rapidly Thermal Annealing)를 통해 열처리 하였다. Attrition 밀링에 의한 파우더를 각각 비율별로 100%, 50%, 25%로 혼합하여 만든 압전 세라믹 페이스트는 P-type(100)Si Wafer sample 위에 $1{\mu}m$의 하부전극용($1100^{\circ}C$) Ag 전극을 screen print하여 소결했다. 그리고 다시 전극이 형성된 Si wafer 위에 스크린 프린팅하고, 건조 한 후 RTA로 300초 동안 열처리 한 결과 밀집된 구조를 가지는 압전 후막을 제작 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2006년도 하계학술대회 논문집 Vol.7
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• pp.325-326
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• 2006

In this study, in order to develop piezoelectric device for multilayer piezoelectric ultrasonic motor, low temperature sintering $Pb(Mn_{1/3}Nb_{2/3})_{0.02}(Ni_{1/3}Nb_{2/3})_{0.12}(Zr_{0.48}Ti_{0.52})_{0.86}O_3$ system ceramics were fabricated according to the variations of forming pressure of casting sheet. At the 300[$kgf/cm^2$] forming pressure, the maximum density of 7.8[$g/cm^3$] was obtained. At the 350[$kgf/cm^2$] forming pressure, the maximum values of effective electromechanical coupling factor $k_{cff}\;=\;0.24$ and mechanical quality factor Qm=628 were obtained.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제30권8호
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• pp.496-500
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• 2017

$Pb(Mn_{1/3}Nb_{2/3})_{0.07}(Ni_{1/3}Nb_{2/3})_{0.10}(Zr_{0.5}Ti_{0.5})_{0.83}O_3$ composition ceramics with high piezoelectric properties were fabricated by the columbite precursor method for ultrasonic generators, and the effects of sintering temperature on microstructure and piezoelectric properties were systematically investigated. It was found that the tetragonality of the ceramics decreased with increase in sintering temperature. Moreover, excellent physical properties such as $d_{33}=447pC/N$, ${\varepsilon}_r=1,843$, $k_p=0.641$, and $Q_m=1,207$ were obtained for an ultrasonic generator when the second calcination temperature and sintering temperature were $720^{\circ}C$ and $920^{\circ}C$, respectively.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1368-1369
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• 2006

In this thesis, the minuteness structure, piezoelectric, and dielectric characteristics of Pb[(Co0.5 W0.5) 0.03 (Ni1/3 Nb2/3) 0.07(Zr0.52 Ti0.48)0.9]O3+0.5Wt% MnO2 ceramics has been systematically investigated as a function of the sintering temperature after manufacturing the specimens with a general method. The electromechanical coupling coefficient (Kp) showed its maximum of 31.116[%] in the sintered specimens at $1050[^{\circ}C]$, and its minimum of 20.220[%] in the sintered specimens at $1150[^{\circ}C]$. The mechanical quality coefficient (Qm) marked the maximum of 139.526 at the sintering temperature of $1150[^{\circ}C]$.