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자동충전을 이용한 납 함유 화합물의 합성과 결정성장

전문가 제언: ○ 외부에서 이온결정체에 힘을 가하면 외부응력에 대응하는 전기분극을 형성한다. 이러한 현상을 압전효과라고 한다. 압전효과를 나타내는 결정체가 압전성 재료이다. 세라믹스 원료를 분쇄, 성형, 소성을 거쳐서 분극처리를 하면 쉽게 압전성 재료가 얻어진다. 특정 주파수 범위의 신호만을 통과시키는 검파용 필터로 그 용도가 다양하다.

○ 대표적인 압전성 재료인 PZT[Pb(Zr0.53Ti0.47)O3]은 PbTiO3과 PbZrO3의 두 결정체가 고용체로 결합하여 한 개의 결정체와 같은 구조를 하고 있다. 화합물은 아니다. 이 재료에 제3성분 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 등을 첨가하여 [PbTiO3－PbZrO3－Pb(Mg1/3Nb2/3)O3] 등의 성분구조로 하면 물성 특성이 다른 재료가 얻어진다. 목적에 맞게 물성과 용도를 바꿀 수 있다.

○ 결정성장에서 브리지만(Bridgman)방법은 가장 단순한 방법 중의 하나이다. 도가니에 시료를 충전한 다음 열을 올려서 용융한다. 용융물을 열원으로부터 멀리하여 융액을 냉각하면 원래의 조성성분이 재결정되어 회수된다. 특허는 이 방법을 변형하여 반응실로에 도가니를 2~3개 더 삽입하여 편석을 최소로 하는 획기적인 아이디어를 소개한다.

○ 브리지만법은 CZ법과 달리 결정체의 지름제어기술이 필요 없다. 용융영역과 결정화영역의 온도구배만 적절히 설정하면 좋은 결정이 얻어진다. 결정체의 평가측도는 결정의 원자배열이 이론적인 배열에 접근하고 있는지의 여부이다. 브리지만법에는 성장속도를 느리게 하는 것이 좋은 결정을 얻는 최선의 방법이다.

○ 특허에는 두 개의 도가니를 사용하고 있다. 복합 성분계열 화합물은 그 조성이 정비례 법칙에 따르지 않는다. 두 개의 용융도가니를 사용해서 평형상태의 시간을 충분히 길게 함으로써 결정체의 원자배열을 균일하게 하는 것을 고려한 것이다. 반응실로 안에 여러 개의 용융도가니를 사용한 것이 특징이다.

저자: Han, Pengdi, TIAN, Jian
자료유형: 특허정보