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4PbO-B2O3을 첨가한 BaTiO3 세라믹스 특성

전문가 제언: ○ BaTiO3 세라믹스는 지난 반세기 동안 많은 관심을 일으킨 재료이다. 이 재료는 큰 유전상수, 압전계수, 초전계수, 탄성계수를 가지고 있어 압전소자, 커패시터, 고전압용 유전체 등에 응용을 위한 연구가 진행되어 왔다.

○ BaTiO3 세라믹스를 이용하여 여러 가지 소자를 제조하는 경우 소자의 물성이 미세조직에 따라 크게 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 일반적으로 분체를 성형하여 고온에서 소결하게 되면 치밀화와 동시에 입자성장이 유발되게 된다. 치밀화 및 입자성장의 구동력이 상호 경쟁적 관계라는 것을 고려할 경우 입자성장을 억제하는 것이 치밀화에 좋은 영향을 미칠 수 있다.

○ BaTiO3 세라믹스를 소결 시에 고체입상이 존재하면 유전상수를 감소시키는 원인이 발생한다. 따라서 완전한 소결성과 소결온도를 내리기 위해서 액상이 도입되고 있다. 오래 전부터 소결온도를 내리기 위한 융제로 MgO, LiF, V2O5-P2O5, B2O3 등이 첨가되고 있다.

○ BaTiO3에 산화납이 함유하게 되면 밀도를 높이며, 유리 형성산화물이 적어도 낮은 온도에서 소결이 진행된다. 이 연구에서는 4PbO-B2O3을 BaTiO3세라믹의 밀도 향상을 위한 보조제로 사용하였다.

○ PbO와 B2O3은 납을 기본으로 하는 유리 제조와 융제로 많이 사용되고 있다. 그러나 이들 재료는 용융 시에 휘발이 많이 되는 재료이므로 정확한 조성을 유지하기 위해서는 온도 및 용융시간 관리가 중요하다. 특히 실제 경험과 실험을 통하여 조성을 관리하여야 한다.

○ 최근 압전체 연구는 무연에 관한 것이 주류를 이루고 있다. 환경 규제로 새로운 무연 압전체가 개발되면 납을 함유한 재료는 사용이 금지될 것이 확실하다. 따라서 유연재료 보다는 무연재료 개발에 더 관심을 가지길 기대한다.

저자: Chun-Huy Wang
자료유형: 학술정보