재공실 - 압전세라믹스 결과보고서

목차

1. a. 압전 세라믹스가 압전 특성을 나타내는 이유를 설명하고, 현재 연구되고 있는 압전 세라믹스에 대해 간단히 조사하시오.(ex Pb(Zr,TI)O3, (Na,K)NbO3, BaTiO3, (Bi,Na)TiO3 등등)
1) 압전 세라믹스의 기본 이론
2) 현재 연구되고 있는 압전 세라믹스

2. b. 압전 세라믹스의 polarization에 대하여 조사하고 Ferroelectric domain과 연관지어 Ferroelectric hysteresis loop를 설명하시오
1) 압전세라믹스의분극
2) Ferroelectric hysteresis loop

본문내용

a. 압전 세라믹스가 압전 특성을 나타내는 이유를 설명하고, 현재 연구되고 있는 압전 세라믹스에 대해 간단히 조사하시오.(ex Pb(Zr,TI)O3, (Na,K)NbO3, BaTiO3, (Bi,Na)TiO3 등등)

[1] 압전 세라믹스의 기본 이론

(1) 세라믹 재료의 결정학적 범위
모든 결정은 그 대칭관계에 의해 32개 결정군(Point Group)으로 분류된다.
그중 대칭 중심을 갖는 12개 그룹은 압전성이 없고, 나머지 20개 그룹중에서 전기적으로 부도체인 결정에서 압전특성이 존재한다. 이중에서 비대칭성이 큰 10개 그룹은 전계(Electric Field)도, 응력도 가해지지 않은 상태 하에서 자발적으로 분극되어 있는데 이를 초전성 결정이라 한다. 이중 전계에 의해 극성의 방향이 바뀌는 것이 강유전성(Ferroelec-tricity)이며, 압전 현상은 강유전성 결정 중에서 존재한다. <그림1>에 유전, 압전 세라믹스 재료의 결정학적 범위를 도식화하였다. 대표적인 강유전성 재료로서 Perovskite로 대표되는 (AB03 구조) 재료중에 BaTi03가 있는데, 이는 산소가 육면체의 6면에 위치하고 (0 자리), 모서리(A자리)에 Ba이론이 존재하며 육면체의 중심 (B자리)에 Ti이온이 있는 구조로서 Ti이온이 정확히 중심에 위치하지 않고 약간 z방향으로 이동된 형태다. 바로 이것에 의해 dipole이 존재하며 전기장(교류신호)에 따라 dipole의 신축에 의해 압전 특성이 나타나는 것이다.

(2) 직접 압전 및 역 압전 효과
압전 직접효과라고 하는 것은 전압발생 기능으로 압전 소자에 외부 응력, 진동변위 등을 주면 그 출력단에 전기 신호가 발생하는 현상을 말하며, 착화용 압전소자나 각종 센서에 응용된다. 또, 역압전 효과라고 하는 것은 변위발생 기능으로 압전 소자에 외부로부터 전압을 걸어주면 소자가 기계적 변위를 일으키는 현상을 말하며, 액추에이터 등에 적용되는데, 이를 통칭해서 압전 효과(Piezoelectric Effect)라고 부르고 있다.

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참고 자료

최근의 압전세라믹스 개발 동향 - 조정호
무연 압전소재의 연구 개발 동향 – 고중혁
http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=kiss103007&logNo=50104094838
http://blog.naver.com/levelup5?Redirect=Log&logNo=100016543339
Fundementals of ceramics, Michel Rarsoum, McGRAW-HILL
Principles of ceramics processing, James S. Reed, Wiley-Interscience Publication
Marerials Science and engineering: An Introduction by William D. Callister