piezoelectricity 개념과 응용

소개

재료설계평가 수업중 내용을 정리하여 최종 보고서로 작성한 것입니다.

piezoelectricity(압전성)가 무엇인지 nano-generator 등 응용분야의 원리도 다루어 보았습니다.

목차

1. piezoelectric의 개념과 원리

2. piezoelectric을 이용한 nano-generator
-nano generator 구조 및 원리
-nano wire array

3. piezoelectric material 이용한 nanostructure
-nano structure 종류
-nano wire 제조 방법

4. piezoelectric 의 응용분야
-응용사례
-piezoelectric 물질의 장점

5. 새로운 이용 가능성 제시

본문내용

서론
지금까지 수업으로 piezoelectric 물질의 전반적인 특성에 대해서 알아보았습니다. 처음 접하는 개념들도 많았었고 아직 부족한 기본 전공지식들로 인해서 많이 서툴렀으나 peizoelectric의 성질을 이해하게 되었습니다. 2조 주제중 piezoelectric 원리, semiconducting polymers, piezo-nanogenerator, nano structure에 관해서 알아 보았습니다. 최종 보고서에서는 piezoelectirc에 관한 주제를 정리 할 것입니다. semiconducting polymer는 압전성질로 묶어 다루기에는 어려움이 있어 따로 다루었습니다.

1- piezoelectirc의 개념과 원리

piezoelectricity란 간단하게 말해서 permanent dipole을 매개로 하여 특정 종류의 결정체에 기계적 에너지를 가하면 전기적 에너지가 발생하고 전기에너지를 가하면 기계적에너지가 발생하는 현상을 말합니다. 기계적 에너지를 전기적 에너지로 바꾸는 현상을 direct piezoelectric effect라 하고 전기적 에너지를 기계적 에너지로 바꾸는 현상은 inverse piezoelectric effect라 합니다.
Piezoelectricity 원리
전기적 특성으로 물질을 분류할 때 크게 절연체-유전체로 나눕니다. 유전체를 다시 크게 분류하면 압전체, 초전체, 강유전체 순으로 분류 할 수 있으며 압전체는 초전체를, 초전체는 강유전체를 포함합니다. 압전체는 전계인가에 기인하지 않은 자발분극이 존재하고 강유전체에는 전계에 의해서 반전이 가능한 자발 분극이 존재 합니다.
결정 구조는 32개의 point group으로 나눌 수 있습니다. 이중 21개의 group은 결정중심을 가지지 않는 non-centrosymmetric입니다. cubic class 432하나를 제외한 20개의 point group은 결정 중심을 가지며 모두 piezoelectric 성질을 가지고 있습니다. 이중 10개의 point group은 극성을 띄고 있고 unit cell내의 자발 분극이 전계인가시 역전이 가능 할 때 강유전체라고 합니다.
Piezoelectric Crystal Classes: 1, 2, m, 222, mm2, 4, -4, 422, 4 mm, -42m, 3, 32, 3m, 6, -6, 622, 6 mm, -62m, 23, -43m
Polar Crystal Classes: 1, 2, m, mm2, 4, 4 mm, 3, 3m, 6, 6 mm
(중 략)

SONAR(Sound Navigation and Ranging)
항해의 목적으로 음을 이용하는 기기의 총칭
수중에서는 전자기파가 전달되지 못하기 때문에 수중에서 감쇄효과가 적은 초음파를 이용.
초음파의 왕복시간으로 부터 물체의 형상및 거리 측정
초음파의 발생원으로서 압전형 세라믹 진동자가 많이 사용된다. 그 이유는
i) 진동계의 조립이 간단하다.
ii) 같은 주파수이면 진동자의 크기가 자왜형보다 작고 성능이 우수하다
iii) 진동자를 제작할 때 형상을 자유롭게 할수 있다.
응용사례
음향측심기, 어군 탐지기, 백소나, 침입자 경보 시스템

참고자료

· 없음