NiO-Doped Pb(Ni$_{1}$3/Nb$_{2}$3/)O$_3$-PbTiO$_3$-PbZr$_3$-O세라믹스의 전기 및 기계적 특성에 관한 연구 = Electrical and mechanical properties of NiO doped Pb(Ni$_{1}$3/Nb$_{2}$3/)O$_3$-PbTiO$_3$-PbZrO$_3$-ceramics

국문 초록 (Abstract)

Pb($(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3-PbTiO_3-PbZrO_3$세라믹스에서 NiO첨가에 따른 유전, 압전 및 기계적 특성의 변화를 연구하였다. Columbite precursor법을 사용하여 분말을 제조 후 공기중에서 $1100^{\circ}C$~$1250^{\circ}C$의 온도로 2시간 소결하여 시편을 제조하였다. $1150^{\circ}C$이하 온도에서 소결한 시편에서는 NiO를 1 mol% 첨가시까지 유전상수와 압전상수가 증가하였으나 첨가량이 그 이상 증가함에 따라 감소하였는데 이는 NiO가 소결조제 역할을 한 것으로 보여진다. 그러나 $1200^{\circ}C$ 이상 온도에서 소결한 시편에서는 NiO 첨가량 증가에 따라 유전상수와 전기기계결합계수가 감소하였으며, 기계적품질계수는 증가하였다. 경도 및 파괴인성은 1 mol% 첨가시 최대 값을 보이다가 그 이후 감소하였다. NiO 첨가 PNN-PT-PZ 세라믹스의 전기적 및 기계적 특성은 결정립크기, 소결밀도 및 2차상의 양 등의 미세구조적 요소와 긴밀한 관계가 있음을 보여준다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Dielectric properties, piezoelectric properties and mechanical properties of NiO-doped Pb($(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3-PbTiO_3-PbZrO_3$ ceramics were investigated. Powders, prepared by columbite precursor method, were cold pressed and sintered at temperature ranging from $1100^{\circ}C$ to $1250^{\circ}C$. Dielectric constant and piezoelectric constant increased with amount of NiO up to 1 mol% and then decreased with further addition of NiO. It seems that NiO acts as a sintering aid at the sintering temperatures of $1150^{\circ}C$. When the samples were sintered at temperature above $1200^{\circ}C$, however, both dielectric constant and electromechanical coupling factor decreased and mechanical quality coefficient increased with addition of NiO. Hardness and fracture toughness of PNN-PT-PZ increased with addition of NiO up to 1 mol%, and then decreased slightly with further addition of NiO. These results showed that dielectric properties, piezoelectric properties and mechanical properties of PNN-PT-PZ system seemed to be closely related with microstructural factors such as grain size, bulk density and the amount of second phase.