압전세라믹스 & 자성세라믹스

소개글

압전세라믹스 & 자성세라믹스에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ. 압전 세라믹스
1. 압전 세라믹스의 발전역사
2. 압전 세라믹스 소재
3. 압전 재료 기술
4. 압전 세라믹스
5. 압전 효과
6. 압전 세라믹스 재료
7. 압전 세라믹스 재료의 응용
8. 압전 액츄에이터
9. 압전 트랜스포머
10. 압전 초음파 모터

Ⅱ. 자성 세라믹스
1. 자성 세라믹스의 개발 역사
2. 정보의 기록
3. 자성
4. 페라이트(Ferrite)
5. 초전도 현상과 자기부상

본문내용

마지막 점 Ms (saturation magnetization, 또는 Bs)는 자화가 완료되어 자장을 높여도 더 이상의 자화는 일어나지 않는 점이다.
ㄴ. 탈자(Demagnetization)
완전 자화 후 자장을 제거하면 자성은 H-M(또는 B) 그래프의 S-curve를 따라 탈자되지 않고 hysteresis loop를 그린다. 그것은 이미 하나로 합쳐진 도메인이 다시 처음처럼 나누어지기가 어렵고, 그 자장의 방향도 제자리로 돌아가기가 어렵기 때문이다. 즉. 자장이 제거된 다음에도 자성의 일부만 지워지고 상당부분이 그대로 남아있는 것이다. 따라서, ferromagnetism이나 ferrimagnetism을 나타내는 재료에는 Mr(remnant magnetization 또는 Br)가 영구적(permanent)으로 남아 외부의 자장이 없이도 스스로 자성체로 남게된다.
결국 완전 탈자를 위해서는 반대방향의 자장을 -Hc만큼 걸어주어야 한다.
4. 페라이트(Ferrite)
세라믹스 페라이트의 주성분을 이루는 전이금속에서 전자의 공전에 의한 자장은 전자끼리 서로 상쇄되어 자기적 모멘트를 나타내지 못한다(quenched magnetic moment). 따라서, 세라믹스 페라이트에서 자기적 모멘트는 짝을 이루지 못한 전자의 스핀에 의해 나타나도록 디자인 된 것이다. 세라믹스 페라이트에는 H-M(또는 B) hysteresis loop가 작은 소프트 페라이트와 H-M(또는 B) hysteresis loop가 아주 큰 하드 페라이트로 나누어진다.
(1) 소프트 페라이트(Soft Ferrite)
ㄱ. 소프트 페라이트의 자성
MnZn ferrite, NiZn ferrite 등
소프트 페라이트는 최소의 에너지로 쉽게 자화되고 탈자되어야 하기 때문에 일반적으로 Hc가 1 kA/m 이하이다. 따라서, 이상적 소프트 페라이트의 hysteresis loop는 면적이 아주 작은 좁은 사각형(거의 수직선에 가까운)에 가까운 모양이다. 전기저항이 높기 때문에 eddy currents로 인한 손실은 거의 없다.
ㄴ. 응용
소프트 페라이트는 비교적 싼 산화철(Fe2O3)을 주원료로 하기 때문에 경제성이 좋다.
스피넬 구조의 소프트 페라이트는 화학적, 물리적으로 상당히 안정할 뿐만 아니라, 투자율과 고유저항이 크고, 좋은 고주파 특성 때문에 자기기록 재료, 통신용 재료, 자심재료 등으로 널리 이용되고 있다.
(2) 하드 페라이트(Hard Ferrite)
ㄱ. 하드 페라이트의 자성
주로 AO·nB2O3의 분자식을 갖는 Hexagonal Ferrimagnetic Oxides이다. 여기서 A는 2가금속으로 Ba, Sr, Pb 등이고, B는 3가금속으로 Fe, Cr, Ga, Al 등이다.
하드 페라이트는 금속 영구자석에 비해 B는 낮으나 Hc(corecive force =약 3,000 oersteds)와 전기저항은 높다. 또, 가볍고 가격이 저렴하다. 하드 페라이트는 쉽게 탈자되어서는 안돼기 때문에 일반적으로 Hc가 10 kA/m 이상이다. 따라서, 이상적 하드 페라이트의 hysteresis loop는 면적이 아주 큰 사각형에 가까운 모양이다.
ㄴ. 응용
스피커 등 음향기기, 적산전력계 등의 계측기, 자동차 전장용 등의 DC모터, 마그네트론, 플라스틱 자석(하드 페라이트가 약 60v/o), 자석 압핀 등에 응용된다.
(3) 금속 영구자석
Alnico (Al-Ni-Co) magnets 등이 있다.
페라이트자석은 보자력(iHc), 잔류자속밀도(Br) 등에 한계가 있어 초정밀모터, 고음역재생용 스피커 등에는 알리코 자석이나 희토류자석 사용한다.
(4) 희토류자석
Sm-Co magnets, Nd-Fe-B magnets 등이 있다.
Sm-Co magnets는 경제성 이유로 생산이 떨어지고, 대신 최근엔 Nd-Fe-B magnets가 많이 제조, 응용되고 있다.
자기적 특성이 페라이트자석의 10배 이상, 알리코자석의 5∼6배 이상이다.
(5) Plexible Magnet와 Plastic Magnet
영구자석 분말을 고무, 수지, 플라스틱 등과 혼합하여 압출성형하거나 사출성형한 것이다.
등방성, 이방성이 있다.
5. 초전도 현상과 자기부상
(1) 초전도 현상
임계온도 이하에서 전기적으로 완전 전도성을 나타낸다.
내부에 자기장이 존재할 수 없는 완전 반자성을 나타낸다. Josephson 효과: Josephson 접합 사이에서는 양단에 전압차가 없어도 초전류가 흐르며, 양단에 전압이 인가되면 이에 일차비례하는 전자기파가 발생한다. YBa2Cu3O7(Tc = 92 K), Bi2Sr2CuO6(Tc = 110 K), Hg2Ba2(Y,Ca)Cu2O8(Tc = 153 K) 등.
(2) 초전도체의 응용
[ 통신용 소자, 컴퓨터 소자 ]
초전도 양자간섭 장치(SQUID) : 재료의 magnetization, hysteresis loops, transition temperatures 등을 측정한다.
핵자기공명 단층 촬영기(MRI, magnetic resonance imaging) 자기부상열차, 전자력 추진선
에너지 저장 장치 : 형광등의 쵸크 코일처럼 코일에 전류를 흘려 자장 형태로 에너지를 저장하는 장치이다.
센서, 초저손실 단심 및 다심 선재 등
(3) 자기부상(Magnetic Levitation) 열차
리액션 플레이트는 레일에 깔려 있고, 리니어 유도 모터는 차량에 달려 있는데, 차량에 강한 전기자력의 반발력에 의해 공중에 띄운 다음 리니어 유도 모터로 전진시킨다.
마이스너 효과 : 자석 위에 초전도체를 올리면 초전도체 내부에 유도된 유도전류로 완전히 diamagnetic화하여 자석과 반대 방향의 자장이 생겨 서로 반발, 떠있게 되는 현상
트랜스래피드 : 엠슬란트의 시험구간에서 사람을 태우고 시속 400㎞ 이상을 기록, 레일 위 1 ㎝를 달리면서 무소음 저진동 연출
(4) 초전도 선박
초전도자석과 MHD(자기유체동력학) 발전을 결합
터널 양쪽에 초전도자석을 설치하고 터널 안에 강한 자기장을 형성
터널을 통과하는 바닷물이 이온화, 빠른 속도 통과, 추진력
소음 없는 엔진은 군사용으로 적격

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