표제지
목차
요약 9
제I장 서론 11
제II장 이론 14
2-1. 압전세라믹스의 특성 14
2-1-1. 압전효과 14
2-1-2. 압전세라믹스의 결정학적 범위 17
2-1-3. 압전세라믹스의 특성변화 방법 22
2-1-4. PNN-PZT 압전 세라믹스 27
2-1-5. 압전 세라믹스의 특성 평가 28
2-2. 분말 합성 공정 33
2-2-1. 수열합성 공정 33
2-2-2. 기계화학적 합성 공정 33
2-3. 압전스피커의 구조 및 특성 35
2-3-1. 음압 레벨 38
제III장 실험 39
3-1. 시편의 조성 39
3-1-1. SM₂O₃ 및 Ta2O5 첨가량에 따른 시편제조[이미지참조] 39
3-2. 시편의 제조 41
3-3. 구조적, 전기적 특성의 측정 43
3-3-1. 밀도의 측정 43
3-3-2. 미세구조 및 결정구조의 측정 43
3-3-4. 압전 특성의 측정 44
3-3-5. 압전 특성의 측정 46
3-4. 압전 스피커의 제작 및 특성 51
3-4-1. 압전 스피피커의 제작 51
3-4-2. 압전 스피커 음압 측정 52
제IV장 결과 및 고찰 53
4-1. 미세구조 53
4-1-1. Sm₂O₃ 첨가량에 따른 SEM 분석 53
4-1-2. Ta2O5 첨가량에 따른 SEM 분석[이미지참조] 56
4-2. 결정구조 특성 59
4-2-1. Sm₂O₃ 첨가량에 따른 X-ray 회절분석 59
4-2-2. Ta2O5 첨가량에 따른 X-ray 회절분석[이미지참조] 61
4-3. 밀도특성 63
4-3-1. Sm₂O₃ 첨가량에 따른 밀도변화 63
4-3-2. Ta2O5 첨가량에 따른 밀도변화[이미지참조] 64
4-4. 유전 및 압전특성 65
4-4-1. Sm₂O₃ 첨가량에 따른 유전 및 압전특성 65
4-4-2. Ta2O5 첨가량에 따른 유전 및 압전특성[이미지참조] 69
4-5. 유전상수의 온도의존성 73
4-5-1. Sm₂O₃ 첨가량에 따른 유전상수의 온도의존성 73
4-5-2. Ta2O5 첨가량에 따른 유전상수의 온도의존성[이미지참조] 74
4-6. 직경 변화에 따른 압전소자의 변위 시뮬레이션 76
4-6-1. 직경 17mm의 압전세라믹스 시뮬레이션 76
4-6-2. 직경 25mm의 압전세라믹스 시뮬레이션 79
4-7. 압전소자의 변위 및 음압 변화 측정 81
4-7-1. 압전세라믹스 직경 25mm 시편의 변위측정 81
4-7-2. 압전세라믹스 직경 25mm 시편의 음압측정 85
제V장 결론 88
參考文獻 90
Abstract 95
표 2.1. 압전 현상의 기본식 16
표 2.2. 복합 페로브스카이트 화합물의 예 21
표 2.3. 첨가제의 분류 26
표 2.4. 압전 세라믹의 주요 진동모드 32
표 3.1. 시료의 제조회사 및 순도. 40
표 3.2. PZT5A의 재료정수 48
표 4.1. Sm₂O₃ 및 Ta2O5 첨가량에 따른 시편의 물성[이미지참조] 75
그림 2.1. 정압전 효과 14
그림 2.2. 역압전 효과 16
그림 2.3. 압전 세라믹스 재료의 결정학적 범위 17
그림 2.4. SLBT의 결정구조. 18
그림 2.5. BaTiO3(ABO3) 세라믹스의 결정구조. 20
그림 2.6. Pb(NiNb)O₃-Pb(Zr,Ti)O₃의 상도 27
그림 2.7. 압전 스피커 구조 35
그림 2.8. 압전 스피커의 구동 원리 37
그림 3.1. 시편의 제조 순서 42
그림 3.2. 압전 액츄에이터의 모양과 재질 47
그림 3.3. ATILA 절차의 개요 49
그림 3.4. 압전 스피커 적용을 위한 시편 51
그림 3.5. 음압측정장치와 음압측정 모식도 52
그림 4.1. Sm₂O₃ 첨가량에 따른 시편의 미세구조 55
그림 4.2. Ta2O5 첨가량에 따른 시편의 미세구조[이미지참조] 58
그림 4.3. Sm₂O₃ 첨가량에 따른 X-ray 회절 모양 60
그림 4.4. Ta2O5 첨가량에 따른 X-ray 회절 모양[이미지참조] 62
그림 4.5. Sm₂O₃ 첨가량에 따른 밀도 63
그림 4.6. Ta2O5 첨가량에 따른 밀도[이미지참조] 64
그림 4.7. Sm₂O₃ 첨가량과 0소결온도에 따른 전기기계 결합계수(kp)[이미지참조] 65
그림 4.8. Sm₂O₃ 첨가량과 소결온도에 따른 유전상수(εr)[이미지참조] 66
그림 4.9. Sm₂O₃ 첨가량에 따른 압전상수(d₃₃) 67
그림 4.10. Sm₂O₃ 첨가량에 따른 기계적 품질계수(Qm)[이미지참조] 68
그림 4.11. Ta2O5 첨가량과 소결온도에 따른 전기기계 결합계수(kp)[이미지참조] 69
그림 4.12. Ta2O5 첨가량과 소결온도에 따른 유전상수(εr)[이미지참조] 70
그림 4.13. Ta2O5 첨가량에 따른 압전상수(d₃₃)[이미지참조] 71
그림 4.14. Ta2O5 첨가량에 따른 기계적 품질계수(Qm)[이미지참조] 72
그림 4.15. Sm₂O₃ 첨가량에 따른 유전상수의 온도의존성 73
그림 4.16. Ta2O5 첨가량에 따른 유전상수의 온도의존성[이미지참조] 74
그림 4.17. 직경 17mm PZT5 압전세라믹스의 시뮬레이션 78
그림 4.18. 직경 25mm PZT5 시편의 시뮬레이션 80
그림 4.19. 시편의 변위측정(직경 25mm) 81
그림 4.20. 변위측정 결과(직경 25mm) 83
그림 4.21. 음압 측정장치 85
그림 4.22. 음압 측정 결과 87