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중국과학원 상하이(上海) 세라믹 연구소 산하 정보 기능재료 및 디바이스 연구센터 연구팀은 최근 관련 연구개발을 실행하는 과정에서 BNT 세라믹을 기반으로 하고, 구성 성분과 구조 디자인을 통해 BNT 강유전체 세라믹 체계 충격 저항 응력과 전하밀도 및 에너지 저장 밀도와 저장 효율 등 성능을 뚜렷이 향상시켰으며, 성능을 강화시키는 물리 메커니즘을 밝혀냄.

연구팀은 BNT-BA 재료 체계를 기반으로 하고, NaNbO3 용매화 처리를 통해 세라믹의 위상 구조와 미세 구조를 효과적으로 제어하였으며, 높은 잔류 분극(remanent polarization) 강도 Pr(41μC/cm²), 낮은 유전 손실(dielectric loss), 높은 전기 저항률과 높은 Td(175℃)의 세라믹 성분을 취득하는데 성공하였음. 연구팀은 등압 압축성형(isostatic pressing) 및 충격파 로딩 실험 시스템을 통해 BNT 기반의 강유전체 세라믹이 충격파 속에서 나타내는 방전 행위와 물리 메커니즘에 대한 연구를 실행하였으며, 8.2GPa 충격 압력 하에서 방출하는 전하 밀도는 38mC/cm²수준에 달하는데 PZT95/5 강유전체 세라믹보다 ~20% 향상되고, 충격 저항 응력과 전하 밀도는 모두 현재까지 보도된 연구개발 성과 중에서 최고 수준에 도달한다는 점을 입증하였음.

연구팀은 이번 연구개발을 통해 BNT 기반 강유전체 세라믹이 강유전체 하이 파워 펄스(pulse) 기술과 유전체(dielectric)에너지 저장 커패시터 등 분야에서 잠재적인 응용 전망을 보유하고 있다는 점을 입증함.

본 연구 성과는 ‘Journal of the American Ceramic Society’ 등에 게재됨.