Colloquium

  • 새로운 물질의 개발 – 친환경 압전 재료

  • Speaker : 송태권 / Tae Kwon Song
    Affiliation : Changwon National University
    Date : September 19, 2018 4:00 PM
    Place : Building 110 Room N103
    Contact : ysoh@unist.ac.kr
    Host : 오윤석 / Yoon Seok Oh
  • Abstract

  • 현대 생활은 여러 가지 재료를 그 목적에 따라 다양하게 이용하고 있다. 그리고 환경의 변화나 새로운 규정의 제한으로 유해한 물질을 포함하지 않으면서도 유용한 특성을 가지는 재료의 개발이 여러 분야에서 요구되고 있다. 센서나 액츄에이터 등의 전자재료에서 널리 사용되고 있는 압전 재료도 이런 요구를 받고 있는 분야 중의 하나이다.

     

     현재 압전 재료로 널리 사용되는 재료는 PZT[Pb(Zr,Ti)O3]로 불리는 페로브스카이트 산화물 재료이다. 비교적 간단한 결정 구조를 가지고 우수한 압전 특성을 보여주며 조성을 변화나 첨가물을 활용하여 다양한 물성을 가지는 재료로 활용이 가능하다. 압전 소자 이외에도 강유전 기억소자나 적외선 탐지 소자 등의 다양한 응용 분야를 가진다. 그런데 PZT에 많이 포함되어 있는 납(lead, Pb)은 특히 신경 계통에 나쁜 영향을 미치는 유독 물질로 알려져서 일상의 전자 소자에서 납을 포함하지 않는 재료로 대체하고자 하는 요구와 노력이 계속되어 왔다. 그래서 가장 대표적으로 사용되던 납땜이나 페인트 등에서는 이미 납을 사용하지 않는 재료로 완전히 대체되었다. 그러나 아직 압전재료에서는 완전히 PZT를 대체할 수 있는 물질이 개발되지 않아서 다양한 방법으로 친환경 비납계 압전재료를 개발하기 위한 노력들이 계속되고 있다.

     

     이런 노력의 방법은 대체로 일단 ABO3로 표시되는 페로브스카이트에서 다양한 원소들을 치환하는 방법이다. 치환하는 방법은 단순한 연구로 보이지만 비슷한 원소의 치환으로 기본적인 물성의 변화가 아주 크게 나타나기 때문에 압전 특성이나 강유전 특성과 같은 고전적인 물리 현상들의 근본 원인을 다시 살펴볼 수 있는 계기가 되고 있다. 본 발표에서는 이런 친환경 압전 재료 개발의 과거와 현재 진행 상황에 대해서 살펴보고 최근 새로운 물질재료인 BiFeO3-BaTiO3 물질계의 발전에 대하여 자세한 설명한다.