PZT 실험

목차

<1> 서론
<2> 본론
<3> 결론
*참고자료*

본문내용

1-3 분무건조의 시간변화에 의한 특성 변화]
분무건조는 비교적 시간이 걸리고, 경과 시간에 따라 특성이 변한다. 이정 시간마다 채 취한 분체를 동일 조건으로 성형, 소성시킨 PZT에 대해 결합계수, 유전율, 주파수계수 등이 그림과 같이 변한다.
11) 측정
a. 밀도의 측정
시편이 소성상태를 판별하는데 중요하고, 기본적인 변수인 밀도는 습식법과 수은법등 을 사용하여 측정하는데, 본 연구에서는 시편의 부력을 이용한 습식법을 사용하여
다음식으로 계산하였다.
P= P (식1-1)
(P=시편의밀도[g/cm], A=수중에서시편의무게, B=공기중의 시편의 무게, P=물의 밀도)
b. 미세구조 및 결정구조의 측정
소성온도에 따른 소결상태와 결정구조를 알기 위하여 XRD를 이용하여 분석하였다. 사용된 X선 파장은 λ=1.5406Å인 CuKa를 이용하여 20°~80°사이에서 조사하였다.
제조된 시편의 입자의 크기와 기공의 분포등을 조사하기 위하여 시편의 파단면을 SEM으로 관찰하여싸. 또한, 시편의 입자의 크기는 선형 간섭법으로 산출 아였으며 식은 다음가 같다.
D=1.56 (식1-2)
(C=계산된선의 전체길이[mm], M=SEM사진의 배율, N=선에의해 관통된 입자수)
<2> 본론
1. 실험 도구 및 장치
날젠병, press, 아세톤, PbO, ZrO, TiO의 분말, 체, 미세저울, SEM, 전기로
2. 실험 순서 및 방법
① PbO, ZrO, TiO의 질량을 계산한다.(1mol당 223.2g, 64.06g, 38.35g이다.)
② 이 세 파우더를 1:0.52:0.48의 비율로 만들어 혼합한다.(54.84g, 15.73g, 9.42g)
③ 혼합한 파우더80g과 지르코니아볼 80g을 날젠병에 넣어준다.
④ ③날젠병에 아세톤과 1:1 비율로 혼합한다.
⑤ ④를 24시간 볼밀하여 골고루 혼합한다.
⑥ 볼밀한 파우더를 체에 걸러 볼과볼과 파우더를 분리 한다.
⑦ 분리한 파우더를 도가니에 실리콘 니트로에 넣어 850℃온도로 2시간 하소한다.
(우리는 실리콘 니트로 대신 전기로에 넣었다.)
⑧ 하소한 분말에 PVA수용액을 5%(4g)을 넣어 주고, 잘 뭉쳐준다.
(여기서 PVA수용액을 넣어주는 이유는 분말의 접착력을 향상시키기 위함이다.)
⑨ ⑧을 100℃에서 20분 동안 건조한다.
⑩ 건조시킨 분말을 4g씩 나누어서 press로 10개 성형한다.
⑪ 성형한시편 1260℃에서 소결한다.(여기서 분당승온 온도는 3℃이며, 7시간 올려준다.)
⑫ 소결한 시편중 1개를 조금 떼어내어 골드코팅한 후, SEM을 이용하여 파단면을
관찰한다.
⑬ 남은 시편중 2개 중, 하나는 수중에서의 질량을 재고, 나머지 하나는 공기에서의
질량을 재어 밀도를 구한다.
⑭ 남은 시편을 labping하여 두께 1mm로 만든다.
⑮ labping한 시편에 전극을 입히기 위해, 실버 페스트를 얇게 앞뒤로 일정하게 입힌다.
700℃에서 1시간 건조시킨다.
3. 실험결과
① 밀도 측정
P= P (P=시편의 밀도[g/cm] , A=수중에서 시편의 무게 , B=공기 중의 시편의 무게, P=물의 밀도(여기서는 ‘1‘로 구했다.)
< 1460℃, 7hr >
공기중에서의 무게(g)
수중에서의 무게(g)
밀도값(g/cm)
시편1
3.96
3.42
7.333
시편2
4.06
3.51
7.382
[표2-1 1460℃, 7hr의 밀도]
< 1440℃, 6‘54“>
공기중에서의 무게(g)
수중에서의 무게(g)
밀도값(g/cm)
시편1
3.96
3.43
7.471
시편2
4.01
3.52
8.184
[표2-2 1440℃, 6‘54“의 밀도]
② SEM으로의 파단면 관찰 (1460℃,7hr) ③ SEM으로의 표면 관찰 (1460℃,7hr)
④ SEM으로의 파단면 관찰 (1440℃,6‘54“) ⑤ SEM으로의 표면 관찰 (1440℃,6‘54“)
⑥ 완성된 PZT의 사진 ⑦ 실제 PZT의 응용
<3> 결론
1. 실험결과 및 토론
우리는 이 실험을 통해 PZT를 제조하고, 또한 그에 따른 밀도를 측정하고, 압전 세 라믹스의 파단면 및 표면을 관찰 할 수 있었다. 이로인해 밀도는 1460℃,7hr에서의 평 균 7.3575g/cm가 나왔고, 1440℃,6‘54“에서의 평균 7.8275g/cm이 나왔다.
또한 SEM을 통해 파단면은 표면에 비해 조직이 정밀한 것이 보이고, 소결온도가 올라감 에 따라 기공이 더 없으며, 조직의 정밀함을 볼 수 있었다. 그리고 뚜렷하지는 않지만, 조 직이 육각형태를 관찰할수 있었다.
2. 실험 후기
이론적으로 소결온도의 시간과 온도는 밀도와 비례한다. 그러나 이 실험으로 보아 밀도 가 소결온도의 시간과 반비례 관계를 이룬다. 이는 분말을 성형하는 과정에서 압축하는 강도가 일정치 않았다는 것을 알수 있다. 그리고 이론적 밀도와의 오차는 압축외에도 일 반적으로 생각하는 물의 밀도 ‘1’은 4℃에서의 밀도를 말하는데, 여기서는 온도를 배재한 후 밀도를 측정하였으므로 오차가 생기게 되었다.
그리고 또한 PZT에서는 파단면과 표면 관찰시 기공이 많지 않아야 하는데, 이 사진으 로 보아 검은 부분의 기공은 또한 압축의 문제라 할 수 있다.
*참고자료*
*http://kshong.snu.ac.kr/%B0%AD%C0%C7%C0%DA%B7%E1/%C0%AF%C0%FC%C0%E 7%B7%E1/%C0%AF%C0%FC%C0%E7%B7%E12.hwp
*http://www.dcchem.co.kr/product/p_elec/p_elec3.htm
*http://고분자복합재료의제조공정(유기현오기영공역)suny.yonsei.ac.kr/%7Edrchoidj/bk21
/texts/thin/ab-tnp05.htm
*압전.전왜세라믹스 -원리와 응용실례-. 김호기, 신병철 공저. 반도출판사57-58P
*압전.전왜 액추에이터. 유기현,오기영 공역. Prentice Hall96p .69p
*압전 액츄에이터와 초음파 전동기. 김진수. 다성출판사11P
*http://home.postech.ac.kr/%7Eantsego/app/5_%20%BE%D0%C0%FC%BC%BC%B6%F3%B9%CD%BD%BA%C0%C7%20%C0%C0%BF%EB.htm

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PZT,   실험,   재료공학