▲ 송태권 창원대학교 교수와 연구진, .

고온에서 취약한 압전세라믹스의 단점을 극복한 무연 세라믹기술이 개발 됐다.

창원대학교(총장 최해범)는 지난 15일 신소재공학부 송태권 교수와 이명환 박사, 김명호 교수, 물리학과 김원정 교수 연구팀에서 고온 상전이 온도를 가지는 ‘비스무스페라이트-티탄산바륨
(BiFeO3-BaTiO3) 기반의 친환경무연 압전체 재료를 개발했다고 밝혔다.

연구팀이 개발한 친환경 무연 압전세라믹스는 기존의 납 기반 압전 세라믹스를 대체할 수 있는 기술이다. 또한 급냉(Quenching)공정을 이용해 공정시간을 획기적으로 줄임으로써 단가를 낮추고 대량생산에도 적합할 것으로 기대를 모으고 있다.

연구팀에 따르면 압전 현상은 물질의 구조가 외부의 기계적인 자극에 의해 변형될 때 전압이 발생하는 현상을 말한다.

현재까지 좋은 압전 특성을 가지는 친환경 무연 압전체의 경우 낮은 상전이 온도를 가지며 이와 반대로 높은 상전이 온도를 가질 경우 나쁜 압전 특성을 가지는 문제가 있었다.

그러나 창원대 연구팀은 논문에서 급냉 공정을 이용하여 압전체를 제작하였을 때 압전체의 내부격자의 증가와 결함이 감소하는 것을 발견하였고, 이러한 격자증가와 결함감소로 인해서 높은 상전이 온도와 압전 특성을 동시에 인상적으로 향상시키는 것으로 확인하였다.

연구팀은 “이번 연구를 통해 지금까지 무연 압전체가 가지고 있는 낮은 상전이 온도 및 낮은 압전 특성의 문제를 해결할 수 있을 것으로 전망된다”며 “이같은 결과는 친환경 무연 압전체가 납기반 압전재료를 대체할 수 있는 가능성을 보여준 것으로 평가된다”고 설명했다.

한편, 재료공학분야 세계 정상급 국제 학술지 ‘어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)’지(2014년 영향력 지수(IF) 17.493)에 게재했다고 밝혔다.(http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201502424/full)