d라이브러리

중국 시안교통대와 미국 펜실베이니아주립대 등 공동연구팀이 희토류 중 하나인 사마륨(Sm) 결정을 첨가하면 압전소자의 성능을 2배 이상 끌어올릴 수 있다는 사실을 확인해 국제학술지 ‘사이언스’ 4월 19일자에 발표했다.

압전소자는 압력을 가하면 전류가 발생하고, 반대로 전류를 공급하면 압력이 발생해 물체의 형태가 변하는 물질이다. 압전소자에 고주파 전류를 흘려서 빠르게 진동시키면 초음파를 만들 수 있다. 
기존에는 압전소자로 PMN-PT(페로브스카이트 산화물)를 주로 사용했다. 연구자들은 여기에 첨가물을 더해 압전소자의 효율을 끌어올리려고 했지만, 이 경우 구조가 균일하게 형성되지 않아 압전소자의 성능이 떨어졌다. 

연구팀은 PMN-PT에 사마륨 결정이 차지하는 비율이 0.1%가 되도록 사마륨을 첨가했고(Sm-PMN-PT), 압전 효과의 크기를 결정하는 성능 지표인 압전계수를 측정했다.

그 결과 사마륨을 넣은 PMN-PT의 압전계수는 1N(뉴턴)을 가했을 때 3400~4100pC(피코쿨롱·1pC은 1조분의 1C)의 전류를 발생했다. 이는 사마륨을 첨가하지 않았을 때(1200~2500pC)보다 2배가량 성능이 향상된 것이다. doi:10.1126/science.aaw2781