SrBi2Nb2O9계 무연 압전 세라믹스의 제조

전문가 제언

○ 압전체 세라믹스 중에서 대표적인 재료는 PZT(Pb-Zr-Ti)계이다. 이 재료는 약 65wt%의 Pb 성분을 함유하므로, 유럽연합(EU)의 유해물질 제한지침(RoHS)에 해당되는 물질이다. 그러나 PZT와 가격 및 품질 경쟁력이 있는 대체 재료를 찾지 못하여 규제대상에서 유보되어 있는 상태이다.

 

○ 압전재료에 납 성분이 필요한 이유는 압전정수를 높이기 위한 목적보다는 퀴리온도(Tc)를 올리기 위한 목적이 우선한다. 압전재료를 무연화(Pb-free)하려면 납을 사용하지 않고 Tc를 올릴 수 있는 방법을 찾는 것이 중요하다. 무연 압전재료 중에서 대표적으로 알려져 있는 것이 비스무트(Bi)계 화합물이다. 이것은 다시 Bi 층상구조 화합물과 페로브스카이트 구조 화합물로 나눈다.

 

○ 본 문헌은 Bi 층상구조 화합물인 SrBi2Nb2O9(약칭; SBN)에 다강체(multiferroic) 재료인 BiFeO3(약칭; BFO)를 첨가하여 새로운 무연 압전재료인 (1-x)SBN-xBFO를 소개한 것이다. 이때 BFO 첨가량(x)에 따른 결정구조와 전기적 특성 변화를 관찰하고, x=0.05의 조건에서 우수한 압전특성을 설명하고 있다.

 

○ 압전 세라믹스는 미래에 발전이 예상되는 각종 센서용 디바이스에 응용될 것으로 예상하고 있다. 즉 압전 트랜스포머, 압전 액추에이터, 압전모터 외에도 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 등에 응용되어 자동차산업 및 로봇산업, 등에 기여할 것으로 예측한다. 따라서 다수의 선진국에서 무연 압전세라믹스를 지속적으로 연구하고 있다.

 

○ 무연 압전체 연구는 10여년 전까지 일본이 주도적으로 연구해 왔다. 그러나 최근에는 희토류 자원을 보유하고 있는 강점에도 불구하고 중국이 무연 압전체 연구에 집중하고 있다. 우리나라는 전자부품연구원, 한국세라믹기술원 등의 연구원과 다수의 대학에서 압전체 및 압전 액추에이터를 꾸준히 연구하고 있다. 장래에 품질 수준이 높은 무연계 압전체를 개발하고, 그 응용을 위해서는 노력과 투자가 더욱 필요하다.

저자

Zhongran Yao, Hongyan Li, Mingzhen Ma, Ruiqing Chu, Zhijun Xu, Jigong Hao, Guorong Li,

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2016

권(호)

42()

잡지명

Ceramics International

과학기술
표준분류

재료

페이지

5391~5396

분석자

허*도

분석물

• SrBi2Nb2O9계 무연 압전 세라믹스의 제조.pdf [477,264 byte]

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