Bi(Mg1/2Ti1/2)O3로 개질된 Na1/2Bi1/2)0.92Ba0.08TiO3 유전세라믹스

전문가 제언

○ 고온에서 운전을 필요로 하는 펄스전력시스템과 전력전자기기와 같은 전기 또는 전자시스템의 핵심부품인 커패시터에 유전특성은 낮지만 항복전기장이 높은 고분자유전체가 주로 사용되고 있다. 그러나 고분자유전체는 부피와 무게가 크고, 200℃ 이상의 높은 온도에서 커패시터로 사용하기에는 제한이 따른다.

 

○ 고온에서 취약한 고분자유전체를 무기유전체로 대체하기 위한 시도가 활발하게 진행되고 있는데, 이를 위해서 무기유전체는 높은 에너지밀도를 유지하고, 높은 항복전기장과 전기변위 특성을 갖도록 설계되어야 한다. 무기유전체 재료로 비납계의 나트륨 비스무트 티탄산염(NBT: Na1/2Bi1/2TiO3)계 재료가 큰 관심을 끌고 있다.

 

○ 본고는 NBT 계 0.92(Na1/2Bi1/2)TiO3-0.08BaTiO3에 Bi(Mg1/2Ti1/2)O3을 첨가하여 개질한 세라믹스를 제조하였다. 이 세라믹스의 상전이온도(Td)는 60℃, 최대유전상수온도(Tm)는 300℃ 이었다. 또한 유전손실은 <1% 이었고, 13.5MV/m 전기장에서 에너지밀도는 2J/cm3, 충전-방전효율은 0.88 이었다. 따라서 개질된 세라믹스는 고온 유전 및 에너지저장을 위한 커패시터용으로 응용이 가능할 것으로 판단된다.

 

○ 유전 세라믹스 NBT는 1960년대에 이미 발표된 바 있으나, 비납계 유전재료의 개발 필요성과 함께 최근에 크게 주목을 받게 된 재료이다. 전 세계의 세라믹유전체 시장의 반 이상을 점유하는 일본이 비납계 유전 세라믹스의 기술을 선도하고, 독일, 미국, 중국이 따른다. 최근에 독일 에서 펄스전력기기에 응용할 수 있는 커패시터용 NBT 계 유전재료를 상용화하였다는 보고가 있다.

 

○ 한국은 세계 유전세라믹스 시장에의 참여가 활발하여, 비납계 재료에 대한 관심도 크다. NBT 계 세라믹스에 대한 연구가 2000년대 후반부터 일부 대학과 연구소에서 진행되었으나, 전력용 커패시터를 목적으로 발표된 것은 없다. 자동차, 항공우주, 국방 분야와 같이 고온 응용이 요구되는 고에너지밀도의 유전세라믹스에 대한 관심이 필요하다.

저자

P. Chen, B. Chu

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2016

권(호)

36()

잡지명

Journal of the European ceramic society

과학기술
표준분류

재료

페이지

81~88

분석자

정*생

분석물

• Bi(Mg1 2 Ti1 2)O3로 개질된 (Na1 2Bi1 2)0.92Ba0.08TiO3 유전 세라믹스.pdf [452,156 byte]

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