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비납계 (Na,K)NbO<sub>3</sub>-M(Cu,Nb)O<sub>3</sub>, (M = Ca, Sr, Ba) 압전 세라믹의 비정상 결정 성장 거동 비교
정승운,임지호,정한보,지성엽,최승곤,정대용,Jung, Seungwoon,Lim, Ji-Ho,Jung, Han-Bo,Ji, Sung-Yub,Choi, Seunggon,Jeong, Dae-Yong 한국재료학회 2020 한국재료학회지 Vol.30 No.7
NKN [(Na,K)NbO<sub>3</sub>] is a candidate lead-free piezoelectric material to replace PZT [Pb(Zr,Ti)O<sub>3</sub>]. A single crystal has excellent piezoelectric-properties and its properties are dependent of the crystal orientation direction. However, it is hard to fabricate a single crystal with stoichiometrically stable composition due to volatilization of sodium during the growth process. To solve this problem, a solid solution composition is designed (Na,K)NbO<sub>3</sub>-Ba(Cu,Nb)O<sub>3</sub> and solid state grain growth is studied for a sizable single crystal. Ceramic powders of (Na,K)NbO<sub>3</sub>-M(Cu,Nb)O<sub>3</sub> (M = Ca, Sr, Ba) are synthesized and grain growth behavior is investigated for different temperatures and times. Average normal grain sizes of individual specimens, which are heat-treated at 1,125 ℃ for 10 h, are 6.9, 2.8, and 1.6 ㎛ for M = Ca, Sr, and Ba, respectively. Depending on M, the distortion of NKN structure can be altered. XRD results show that (NKN-CaCuN: shrunken orthorhombic; NKN-SrCuN: orthorhombic; NKN-BaCuN: cubic). For the sample heat-treated at 1,125 ℃ for 10 h, the maximum grain sizes of individual specimens are measured as 40, 5, and 4,000 ㎛ for M = Ca, Sr, and Ba, respectively. This abnormal grain size is related to the partial melting temperature (NKN-CaCuN: 960 ℃; NKN-SrCuN: 971 ℃; NKN-BaCuN: 945 ℃).
상온분사분말공정에 의해 SrTiO<sub>3</sub> (100), (110) Seed에 코팅된 BaTiO<sub>3</sub>의 고온 성장 거동 분석
임지호,이승희,김기현,지성엽,정승운,박춘길,정한보,정대용,Lim, Ji-Ho,Lee, Seung Hee,Kim, Ki Hyun,Ji, Sung-Yub,Jung, Suengwoon,Park, Chun-kil,Jung, Han-Bo,Jeong, Dae-Yong 한국재료학회 2019 한국재료학회지 Vol.29 No.11
Single crystals, which have complexed composition, are fabricated by solid state grain growth. However, it is hard to achieve stable properties in a single crystal due to trapped pores. Aerosol deposition (AD) is suitable for fabrication of single crystals with stable properties because this process can make a high density coating layer. Because of their unique features (nano sized grains, stress inner site), it is hard to fabricate single crystals, and so studies of grain growth behavior of AD film are essential. In this study, a $BaTiO_3$ coating layer with ${\sim}9{\mu}m$ thickness is fabricated using an aerosol deposition method on (100) and (110) cut $SrTiO_3$ single crystal substrates, which are adopted as seeds for grain growth. Each specimen is heat-treated at various conditions (900, 1,100, and $1,300^{\circ}C$ for 5 h). $BaTiO_3$ layer shows different growth behavior and X-ray diffraction depending on cutting direction of $SrTiO_3$ seed. Rectangular pillars at $SrTiO_3$ (100) and laminating thin plates at $SrTiO_3$ (110), respectively, are observed.
정대용,김민규,김승욱,지성엽 대한용접·접합학회 2021 대한용접학회 특별강연 및 학술발표대회 개요집 Vol.2021 No.11
전자기기의 소형화와 함께 기기 작동 시 발생하는 열을 효과적으로 방출시키기 위한 고열전도성 소재 연구가 활발히 진행되고 있다. Boron nitride(BN)은 높은 열전도도를 갖는 소재로 최근 많은 관심을 받고 있다. 한편, 고열전도성 세라믹소재를 포함한 폴리머 복합체를 제조할 때, 세라믹 분말 크기가 작아질수록 응집이 잘 되므로 균일한 혼합을 위해서 세라믹 분말은 일정 크기의 과립으로 제조되어야 한다. 세라믹 분말을 과립화하기 위해서는 세라믹 분말을 결합할 수 있는 바인더가 필요한데 이때 사용되는 바인더는 세라믹과 같이 높은 열전도도를 가져야 하며, 과립 세라믹 분말 사이의 공극을 채울 수 있어야 한다. 본 연구에서는 BN granule 결합에 도움을 주는 고열전도도를 가지는 바인더를 개발하고 열특성 및 과립의 결합특성을 평가하였다. 고열전도도의 세라믹 필러가 첨가된 silicate 기반의 바인더를 사용하여 BN granule의 결합력을 향상시켰고 세라믹 필러의 비율 조절을 통해 공극을 최소화하여 높은 열전도도를 확보했다. 또한 매트릭스로 사용되는 폴리머 소재와 동일한 소재를 사용하여 진공 와류 함침공정을 수행했고 그 결과, 바인더 혼합 후 용제 제거 시 발생하는 미세 공극을 최소화했다. 이를 통해 BN granule의 열전도 특성이 증가하였고 BN granule과 매트릭스 폴리머 소재 간의 분산도가 증가하는 것을 확인할 수 있었다.