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단결정이란 큰 타이틀
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단결정이란 작은 타이틀
  불규칙한 입자로 이루어진 세라믹과는 달리 일정한 구조를 가지는 미세한 입자가 규칙적으로 배열된 재료를 단결정이라합니다. 이러한 단결정의 예에는 반도체 기판재료로 쓰이는 실리콘 단결정, LED의 기반재료로 쓰이는 갈륨비소 단결정, 수정 단결정 등이 있습니다.
 
단결정의 특징
 
 
  ㆍ현재 사용되고 있는 압전소재는 PZT(lead zirconatetita-nate) 세라믹이 폭넓게 사용되고 있다. PZT는 현재까지 80년 이상 사용되면서 개선되어 현재 수준에서 더 이상 개선이 이루어지지 않고 있음. 반면 압전 재료를 응용하는 분야에서는 물성이 개선된 소재를 요구하고 있음.  
ㆍPMN-PT 단결정은 이러한 요구에 부응하기 위해 개발된 소재로서 PZT 세라믹이 한계에 도달한 물성을 향상시켜 응용소자의 성능을 개선할 수 있는 신소재임.  
ㆍPMN-PT는 릴랙서 (relaxor)인 마그네슘 니오브산연(PMN)과 압전체인 티탄산연(PT)의 고용체 단결정으로, 압전 재료로서 기존에 주류로 사용되어온 지르콘 티탄산연(PZT) 세라믹스와 비교해, 압전 일그러짐이 3배 이상과 고성능의 리라크서계 압전 단결정 재료임.  
 
  PMN-PT는 종래 압전 재료의 주류인 지르콘 티탄산연(PZT) 세라믹스에 비해, 3배 이상의 압전 왜(d33)를 얻을 수 있는 한편 전기 기계 결합 계수도 크고, 뛰어난 압전 특성을 나타냄.
  아래표에서 보는 바와 같이 압전소재의 특성을 좌우하는 d33, d31 (Piezoelectric Constant:압전상수)과 K33(Elec-tromechanical Coupling Factor : 전기기계 결합계수)값이 기존의 PZT에 비해 PMN-PT 단결정은 매우 높음을 볼 수 있음. 이러한 물성의 우수성은 이를 응용한 소자에 적용함에 있어서 탁월한 효과를 보여줌.
 
7750 8000
1600 > 5000
2 < 0.5
70.5 93
374 > 2200
- 171 - 1338
24.8 44
 

<참고사항>

(1) 전기기계결합계수(K33)

- 전기에너지 ⇔ 기계적 에너지간의 변환효율을 나타내는 계수

- 결합계수가 높을수록 소형화와 저전력소비가 가능함.

(2) 압전상수 (d33, d31)

- 전계(V/m)를 인가할 때 변위 하는 정도 혹은 그 반대

- 압전상수가 클수록 미소변위 제어가 가능함.
  이 때문에 PMN-PT는, 기존의 PZT 세라믹스에 비해, 의료 및 비파괴 검사, 어군 탐지 등의 초음파 진동자로 보다 선명한 화상을 얻을 수 있으며, 세척기 등의 초음파 진동자로 보다 강력한 발진이 가능하고 프린터 헤드, HDD 헤드의 위치 결정 장치, 손떨림 방지 장치 등의 고정밀도 제어용 액츄에이터 등 보다 응답성이 뛰어나면서도 소형화가 가능함.
 
 
   
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