압전진동자의 우주부품 활용에 관한 연구
A Study on the PZT Application for Spacecraft Components
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초록
PZT-5 계열 압전진동자의 위성부품 활용성 연구를 위하여 CVCM(Collected Volatile Condensable Material) 및 TML(Total Mass Loss)을 측정하여 규정된 0.1% 및 1.0% 이하의 값을 얻었고, 베이크아웃 챔버를 이용하여 고온 및 고진공상태에서 500 ng/cm2/hr 이하의 낮은 TQCM(Thermoelectric Quartz Crystal Microbalance) 값을 얻어 위성체 부품으로의 적합성을 재확인하였다. 압전진동자에 대한 고진공 환경 전후의 압전특성을 비교 분석한 결과 진공환경에 의한 전기-기계적 특성은 1% 미만으로 큰 변화가 없음을 확인하였다. 아울러, -100℃ ~ 90℃ 의 범위에 대한 PZT-5계열의 압전 진동자에 대하여 온도변화에 따른 특성변화를 조사한 결과, 공진 및 반공진주파수는 상온일 때를 중심으로 온도의 변화에 따라 증가하였고 유전상수의 경우 주어진 온도 범위에서 2500~7500의 범위에서 선형적으로 증가하였다. 기계적 손실은 0.08 ~ 0.03의 범위에서 선형적으로 감소하는 경향을 보였다.
Abstract
All spacecraft components shall be checked for compatibility with vacuum using CVCM and TML in advance. CVCM and TML of the PZT-5 piezoelectric vibrator has to be less than 0.1% and 1.0% respectively. Also, it has less than 500ng/cm2/hr of TQCM for vacuum bake-out test using high temperature and high vacuum. Thus, the piezoelectric vibrator may be employed in the vacuum environments. Finally, it can be confirmed that the characteristics change of the piezoelectric vibrator is less than 1% under vacuum environments. Also, the temperature dependency of the characteristics in the PZT-5 piezoelectric vibrator with the lateral mode was investigated in the range of -100℃ to 90℃ using the thermal vacuum chamber to utilize the vibrator to the aerospace industries. As the results, at room temperature, the resonant and anti-resonant frequencies had the minimum value, whereas, the dielectric constant increased linearly from about 2500 to 7500 in the given temperature range. The mechanical loss decreased linearly from 0.08 to 0.03.
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