Temesgen Tadeyos Zate;Nu-Ri Ko;Hye-Lim Yu;Woo-Jin Choi;Jeong-Woo Sun;Jae-Ho Jeon;Wook Jo
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.36
no.3
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pp.214-225
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2023
Piezoelectric actuators, which utilize piezoelectric crystals or ceramics, are commonly used in precision positioning applications, offering high-speed response and precise control. However, the use of low-performance ceramics and expensive single crystals is limiting their versatile use in the actuator market, necessitating the development of both high-performance and cost-effective piezoelectric materials capable of delivering higher forces and displacements. The use of textured Pb (lead)-based piezoelectric ceramics formed by so-called templated grain growth method has been identified as a promising strategy to address the performance and cost issue. This review article provides insights into recent advances in texturing Pb-based piezoelectric ceramics for improved performance in actuation applications. We discussed the relevant issues in detail focusing on current challenges and emerging trends in the textured piezoelectric ceramics for their reliability and performance in actuator applications. We discussed in detail focusing on current challenges and emerging trends of textured piezoelectric ceramics for their reliability and performance in actuator applications. In conclusion, the article provides an outlook on the future direction of textured piezoelectric ceramics in actuator applications, highlighting the potential for further success in this field.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.36
no.4
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pp.362-368
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2023
Multilayered actuators using Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-Pb(In1/2Nb1/2)O3-PbTiO3 (PMN-PIN-PT) crystals have demonstrated excellent properties, but are costly and lack mechanical strength. Textured PMN-PIN-PT ceramics exhibit robust mechanical strength and comparable properties to their single crystals form. However, the development of multilayered actuators using textured PMN-PIN-PT ceramics has not been achieved until now. This study presents the development of a multilayered actuator using textured 0.37PMN-0.29PIN-0.34PT ceramics with an Ag0.9/Pd0.1 inner electrode, co-fired at 950℃. A random 0.37PMN-0.29PIN-0.34PT ceramics multilayered actuator was also developed for comparison. The multilayered actuator consisted of 9 ceramic layers (36 ㎛ thickness) with an overall actuator thickness of 0.401 mm. The textured and random 0.37PMN-0.29PIN-0.34PT ceramics-based multilayered actuators achieved displacements of 0.61 ㎛ (0.15% strain) and 0.23 ㎛ (0.057% strain) at a low applied peak voltage of 100 V. These results suggest that the developed multilayered actuator using high-performance textured 0.37PMN-0.29PIN-0.34PT ceramics has the potential to replace expensive single crystal-based actuators cost-effectively.
Textured $Bi_{0.5}(Na,K)_{0.5}TiO_3-BiFeO_3$ ceramics were prepared by the reactive-templated grain growth process, using platelike $Bi_4Ti_3O_{12}$ particles. The effects of chemical composition in $Bi_{0.5}(Na,K)_{0.5}TiO_3$ on texture development and densification were examined. Textured ceramics were obtained by using $Bi_{0.5}K_{0.5}TiO_3$ as an end member of the solid solution but densification was limited. Dense ceramics were obtained by using $Bi_{0.5}Na_{0.5}TiO_3$ but texture did not develop. Dense, textured ceramics were obtained by using $Bi_{0.5}(Na_{0.5}K_{0.5})_{0.5}TiO_3$.
Proceedings of the Korean Powder Metallurgy Institute Conference
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2006.09b
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pp.866-867
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2006
This work will report a highly textured ${\beta}-Si_3N_4$ ceramic by aqueous slip casting in a magnetic field and subsequent pressureless sintering, Effects of the sintering aids, polymer dispersant, pH and stirring time on the stability of the $Si_3N_4$ slurries were studied. The textured ${\beta}-Si_3N_4$ with 97 % relative density could be obtained by slip casting in a magnetic field of 12 T and subsequent sintering at $1800^{\circ}C$ for 1 h. The textured microstructure is featured by the alignment of c-axis of ${\beta}-Si_3N_4$ crystals perpendicular to the magnetic field, and the Lotgering orientation factor, f, is determined to be 0.8.
Proceedings of the Korean Powder Metallurgy Institute Conference
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2006.09b
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pp.1099-1100
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2006
The mechanical properties of ceramics materials can be tailored by designing their microstructures. We have reported that development of texture can be controlled by slip casting in a strong magnetic field followed by heating even for diamagnetic ceramics such as alumina. A strong magnetic field of 12T was applied to the suspension indcuding alumina powder to rotate each particle during slip casting. The sintering was conducted at the desired temperature in air without a magnetic field. C-axis of alumina was parallel to the magnetic field. Bending strength of textured alumina depended on the direction of oriented microstructure.
Joshi, Bhupendra;Tripathi, Khagendra;Gyawali, Gobinda;Lee, Soo Wohn
Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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2014.11a
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pp.180-181
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2014
Optically translucent Sialon ceramics was fabricated by hot pressed sintering method. The Sialon ceramics was laser textured and their tribological performance was observed. Starved lubrication method was applied on Sialon ceramics with different dimple spacing under a load of 10N and at room temperature. The material having high dimple spacing ($200{\mu}m$) shows low coefficient of friction. The material shows mild wear and therefore, wear rate of steel ball (meeting partner) was observed to measure wear rate. Different phases Sialon ceramics were analyzed by XRD patterns. Moreover, the mechanical properties of the Sialon ceramics were observed.
Hye-Lim Yu;Nu-Ri Ko;Woo-Jin Choi;Temesgen Tadeyos Zate;Wook Jo
Journal of Sensor Science and Technology
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v.32
no.1
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pp.10-15
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2023
It is well known that polycrystalline ceramics fabricated via the templated grain growth method along a desired crystallographic direction, generally along [001], exhibits enhanced piezoelectric response. Generally, the piezoelectric properties of textured ceramics depend on the degree of texture, as piezoelectric properties peak in single crystals. Therefore, understanding the relationship between the degree of texture and piezoelectric properties is fundamental. Here, we present state-of-the-art textured piezoceramics by focusing on critical issues such as the quality of templates used for texturing and proper evaluation of the degree of texture analysis. The relationship between the degree of texture and its impact on the properties of textured materials is exclusively defined by the Lotgering factor (L.F.) calculated from the X-ray diffraction profiles. Additionally, we show that L.F. is not a suitable indicator of the degree of texture, contrary to previous interpretations. This statement was further supported by the fact that the true degree of texture can be better quantified by the multiples of random distribution. This argument was justified by comparing the quantitative values of the degree of texture obtained from both methods to those of the piezoelectric charge coefficient of textured and random ceramics.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.37
no.3
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pp.328-331
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2024
This research explores the development of [100]-textured barium titanate (BaTiO3, BT) ceramics using sodium bismuth titanate (Na0.5Bi4.5Ti4O15, NBiT) templates, aimed at leveraging the inherent high dielectric property of BT. However, the attempted texturing was unsuccessful, primarily due to bismuth diffusion from the NBiT templates into the BT matrix below the sintering temperature, at 1,000℃. Systematical exploration about the cause of the failure is involved and alternative approaches are proposed in detail to overcome the challenge. These findings contribute to the understanding of techniques and conditions for textured ceramic fabrication and highlight the need for further research in this area.
Park, Daw-Woo;Kang, Hyun-Mi;Nam, Byeong-Jik;Jang, Sung-Yoon
Journal of Conservation Science
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v.25
no.4
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pp.451-464
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2009
To do conservation for ceramics, sometimes it needs to clean the ceramics chemically to remove stains on the ceramics, which should be performed with caution. This study will provide quantitative data about the extraction characteristics of major elements from ceramics through the soaking test to evaluate the stability of ceramic cleaning agents. As soft textured pottery(fired at $700^{\circ}C$) had high absorption, it showed higher extraction characteristics in short soaking time. Especially the strong acid among chemical cleaning agents caused the expoliation and the color change on the surface of soft textured pottery. But these color change had no effect on the physical characteristics of soft textured pottery. The hard textured pottery(fired at $1,000^{\circ}C$) is relatively stable in the cleaning agent because it is ascertained the extraction of that was not enough and also it had little chromatic and physical change by strong acid. Porcelains(Celadon, Whiteware and Puncheong ware) was safer than the soft textured pottery due to their low extraction. But it should take precautions to clean the porcelains with lots of cracklewares such like Puncheong ware chemically in connection with the extraction characteristics and their cracklewares.
Kim, Chang-Hoon;Kim, In-Tae;Hong, Kug-Sun;Kim, Young-Hwan;Choi, Sang-Sam;Hahn, Taek-Sang
한국초전도학회:학술대회논문집
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v.9
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pp.115-119
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1999
Ba$_2Cu_3O_{7-{\delta}}$ (YBCO) thin films were deposited by pulsed laser deposition using differently prepared targets: One was a conventionally solid-state sintered (SSS) target and the other was a modified melt-textured grown (MTC) target. Compared with SSS targets, MTG targets showed a well-connected microstructure consisting of much larger grains and the surface was Bess roughened with the cumulative laser incidence. YBCO films deposited from MTC targets showed a denser and smoother surface of the basal film than the case of SSS targets. The investigations of ${\alpha}$-axis outgrowths in the films indicated that the deposition using MTG targets would result in a more homogeneous and stable film growth as compared to the SSS targets. Also, TEM analysis revealed that the film deposited from MTG targets had a less granular microstructure that would reduce weak-link effects in the film.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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