압전성 세라믹 (PZT)

소개글

1. 압전성 세라믹이란?

• 압력이 가해졌을 때 전압을 발생하고 전기장이 가해졌을 때 기계적인 변형이 일어나는 소자로서 기계적인 진동에너지를 전기에너지로, 전기에너지를 기계적인 진동에너지로 상호변환이 가능하며 변환 효율이 매우 높은 재료
• PZT는 Pb(Zr,Ti)O3라는 식, ABO3의 perovskite 결정구조 에서 Pb 금속이온이 A-site를 차지하고, Zr과 Ti가 적당한 비율로 B-site를 나누어서 차
• 자발분극을 가지고 있으며, 외부전계에 의하여 분극 반전을 일으킬 수 있는 물질 (강유전체)
• 녹색이온 (Ti 또는 Zr)이 결정의 중심에 위치하지 않고 "위(+Pr)" 혹은 "아래(-Pr)"쪽에 위치-> 분극화(Polarization),
• 자발 분극(Spontaneous Polarization)
• 이 분극은 외부에서 전계를 인가 -> 그 위치가 전계 방향에 따라 반전 전계를 제거하여도 분극이 남아있어 비휘발성

목차

1. 압전성 세라믹이란?

2. PZT의 특성

3. 압전현상

4. PZT 제조 방법?

5. PZT 응용 분야?

본문내용

1. 압전성 세라믹이란?

• 압력이 가해졌을 때 전압을 발생하고 전기장이 가해졌을 때 기계적인 변형이 일어나는 소자로서 기계적인 진동에너지를 전기에너지로, 전기에너지를 기계적인 진동에너지로 상호변환이 가능하며 변환 효율이 매우 높은 재료
• PZT는 Pb(Zr,Ti)O3라는 식, ABO3의 perovskite 결정구조 에서 Pb 금속이온이 A-site를 차지하고, Zr과 Ti가 적당한 비율로 B-site를 나누어서 차
• 자발분극을 가지고 있으며, 외부전계에 의하여 분극 반전을 일으킬 수 있는 물질 (강유전체)
• 녹색이온 (Ti 또는 Zr)이 결정의 중심에 위치하지 않고 "위(+Pr)" 혹은 "아래(-Pr)"쪽에 위치-> 분극화(Polarization),
• 자발 분극(Spontaneous Polarization)
• 이 분극은 외부에서 전계를 인가 -> 그 위치가 전계 방향에 따라 반전 전계를 제거하여도 분극이 남아있어 비휘발성



3. PZT 제조 방법?
1) 원료: PbO, ZrO2, TiO2 의 Mixing을 하여 적당한 입자크기분포 얻기 위한 입자 분쇄한 후 수분 제거를 위해 건조함.
2) 하소 (Calcination): 고온 가열하여 휘발 성분 제거하는 단계로 하소의 적은 소성과정에서 발행하는 문제점을 제거하기 위해 미리 가소성 단계를 거치면서 열화학적으로 변화를 일으키는 단계이다.
3) 분쇄 (Milling): 하소 시 덩어리진 시료를 바로 성형하게 되면 기공이 생기고 모양이 불균형해지므로 성형이전에 분쇄하는 단계임.
4) 성형 (Forming): 입자의 충진 상태를 치밀하게 하고 입자간의 접촉면을 증대시켜 용도에 맞는 형상을 부여하는 단계이다.
5) 소성 : 고온 가열하면 하나의 결정덩어리가 되고 수축에 의해 기계적 강도를 갖는 결정덩어리를 만드는 단계임.
6) 분극처리 (Poling) : 실리콘유 (강한 스파크 방지)에 고전압을 건다. 이와 같은 처리의 목적 소성 후 온도가 내려가면, 쌍극자형의 미세결정 형성되는데 분극 방향 무질서하여 서로 상쇄되어 분극 현상이 약하기 때문에 분극처리 단계가 필요함.
7) 숙성 (Aging) : 80 ℃ 2시간 동안 처리하면 압전 세라믹을 얻는다.
4. PZT 응용 분야?

참고 자료

없음