Korean Journal of Materials Research (한국재료학회지)

Materials Research Society of Korea (한국재료학회)
권호 표지

Ceramic Actuators with PLZT Functionally Gradient Material

PLZT 경사 기능 재료를 이용한 세라믹 엑튜에이터

  • Choi, Seung-Chul (Dept. of Materials Engineering, Ajou University, Frontier Chemistry Laboratory, RCAST, The University of Tokyo) ;
  • Kim, Han-Soo (Dept. of Materials Engineering, Ajou University) ;
  • Sohn, Jeong-Ho (Inorganic Materials Laboratory, KIST) ;
  • Kim, Hyun-Jai (Inorganic Materials Laboratory, KIST) ;
  • Jeong, Hyeong-Jin (Inorganic Materials Laboratory, KIST)
  • 최승철 (아주대학교 공과대학 재료공학과, 동경대학 선단과학기술연구센터 미래화학연구실) ;
  • 김한수 (아주대학교 공과대학 재료공학과) ;
  • 손정호 (한국과학기술연구원 무기재료연구실) ;
  • 김현재 (한국과학기술연구원 무기재료연구실) ;
  • 정형진 (한국과학기술연구원 무기재료연구실)
  • Published : 1991.08.01
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Abstract

In PLZT system, a new type of material for piezoelectric actuator was developed and its properties were investigated. This material consists of three layers : a piezoelectric ceramic layer, an interlayer which composition changes gradually, and another piezoelectric layer. This kind of materials is called functionally Gradient Materials(FGM). The composition of these layers were selected from the $(Pb,\;La)(Zr,\;TiO_3$ system through the concept of materials design. Sintered FGM at $1300^{\circ}C$, 2hr has an interlayer of about $20\mu\textrm{m}$ with no distorted damage. Dielectric and piezoelectic properties of FGM show intervalues of each side composition. The strain-voltage characteristics in FGM system was improved comparison with any single composition. Especially, the FGMs were fabricated which has high piezoelectric-low dielectric composition and low piezoelectric-high dielectric composition. The properties of both FGMs were significantly improved.

압전 actuator를 위한 새로운 형태의 재료를 개발하여, 그 특성들을 조사하였다. 이 압전 actuator는 세 층으로 구성되어 있다: 압전 세라믹 층, 조성이 점차로 변하는 중간층, 그리고 또 다른 압전 세라믹 층, 이러한 형태이 재료는 경사 기능 재료(Functionally Gradient Material, FGM)라 불리운다. 경사 기능 재료를 제작하기 위한 재료설계의 개념을 도입하여, FGM화에 있어서 열팽창에 의한 시편의 박리를 막기 위해 $(Pb,\;La)(Zr,\;Ti)O_3$계에서 서로 다른 세라믹스의 조성을 선택하였다. $1300^{\circ}C$, 2시간의 소성에 의해 경사 기능화된 PLZT는 약 $20\mu\textrm{m}$정도의 중간층을 형성하는 미세구조를 가지고 있었다. 경사 기능 재료에서의 유전 및 압전 등의 여러 특성은 두 접합 조성층 특성의 사이의 값을 나타내었다. 인가 전압에 따른 strain특성은 전반적으로 단일 시편의 특성보다 증가하였으며, 특히 접합 조성층에서 고압전-저유전성 조성과 저압전-고유전성 조성을 경사 기능화하였을 경우에 변위의 증가 정도가 더욱 향상되었다.

Keywords

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