황건태 연구실
국립부경대학교 재료공학전공
황건태 교수
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황건태 연구실
국립부경대학교 재료공학전공 황건태 교수
본 연구실은 전자세라믹스와 압전소재를 기반으로 자기-기계-전기 융합 에너지 하베스팅, 강유전체 에너지 저장 소재, 광 기반 재료 공정 및 자기전기 복합소자 개발을 수행하며, 자가전원형 IoT 센서와 차세대 전자·에너지 소자 응용을 목표로 고성능 기능성 재료와 소자 구조를 연구한다.
대표 연구 분야
연구 영역 전체보기
자기-기계-전기 융합 에너지 하베스팅
자기-기계-전기 융합 에너지 하베스팅
압전 세라믹 및 강유전체 기반 기능성 에너지 소재
광 기반 재료 공정과 자기전기 복합소자 제조
주요 논문
5
논문 전체보기
1
review
|
인용수 17
·
2024Light–Material Interactions Using Laser and Flash Sources for Energy Conversion and Storage Applications
Jung Hwan Park, Srinivas Pattipaka, Geon‐Tae Hwang, Minok Park, Yu Mi Woo, Young Bin Kim, Han Eol Lee, Chang Kyu Jeong, Tiandong Zhang, Yuho Min, Kwi‐Il Park, Keon Jae Lee, Jungho Ryu
IF 36.3
Nano-Micro Letters
This review provides a comprehensive overview of the progress in light-material interactions (LMIs), focusing on lasers and flash lights for energy conversion and storage applications. We discuss intricate LMI parameters such as light sources, interaction time, and fluence to elucidate their importance in material processing. In addition, this study covers various light-induced photothermal and photochemical processes ranging from melting, crystallization, and ablation to doping and synthesis, which are essential for developing energy materials and devices. Finally, we present extensive energy conversion and storage applications demonstrated by LMI technologies, including energy harvesters, sensors, capacitors, and batteries. Despite the several challenges associated with LMIs, such as complex mechanisms, and high-degrees of freedom, we believe that substantial contributions and potential for the commercialization of future energy systems can be achieved by advancing optical technologies through comprehensive academic research and multidisciplinary collaborations.
https://doi.org/10.1007/s40820-024-01483-5
Flash (photography)
Energy storage
Energy transformation
Commercialization
Materials science
Nanotechnology
Laser
Computer data storage
Optical storage
Computer science
2
article
|
인용수 40
·
2023Giant Energy Density via Mechanically Tailored Relaxor Ferroelectric Behavior of PZT Thick Film
Mahesh Peddigari, Bo Wang, Rui Wang, Woon‐Ha Yoon, Jongmoon Jang, Hyun-Jong Lee, Kyung Song, Geon‐Tae Hwang, Kai Wang, Yu Hou, Haribabu Palneedi, Yongke Yan, Han Seung Choi, Jianjun Wang, Aravindkrishna Talluri, Long‐Qing Chen, Shashank Priya, Dae‐Yong Jeong, Jungho Ryu
IF 26.8
Advanced Materials
Relaxor ferroelectrics (RFEs) are being actively investigated for energy-storage applications due to their large electric-field-induced polarization with slim hysteresis and fast energy charging-discharging capability. Here, a novel nanograin engineering approach based upon high kinetic energy deposition is reported, for mechanically inducing the RFE behavior in a normal ferroelectric Pb(Zr<sub>0.52</sub> Ti<sub>0.48</sub> )O<sub>3</sub> (PZT), which results in simultaneous enhancement in the dielectric breakdown strength (E<sub>DBS</sub> ) and polarization. Mechanically transformed relaxor thick films with 4 µm thickness exhibit an exceptional E<sub>DBS</sub> of 540 MV m<sup>-1</sup> and reduced hysteresis with large unsaturated polarization (103.6 µC cm<sup>-2</sup> ), resulting in a record high energy-storage density of 124.1 J cm<sup>-3</sup> and a power density of 64.5 MW cm<sup>-3</sup> . This fundamental advancement is correlated with the generalized nanostructure design that comprises nanocrystalline phases embedded within the amorphous matrix. Microstructure-tailored ferroelectric behavior overcomes the limitations imposed by traditional compositional design methods and provides a feasible pathway for realization of high-performance energy-storage materials.
https://doi.org/10.1002/adma.202302554
Materials science
Ferroelectricity
Nanocrystalline material
Dielectric
Amorphous solid
Energy storage
Polarization (electrochemistry)
Hysteresis
Kinetic energy
Nanostructure
3
article
|
bronze
·
인용수 15·
2023Intense Pulsed Light Thermal Treatment of Pb(Zr,Ti)O<sub>3</sub>/Metglas Heterostructured Films Resulting in Extreme Magnetoelectric Coupling of over 20 V cm<sup>−1</sup> Oe<sup>−1</sup>
Haribabu Palneedi, Deepak R. Patil, Shashank Priya, Kyoohee Woo, Jiwon Ye, Yu Mi Woo, Yun Sik Hwang, Geon‐Tae Hwang, Jung Hwan Park, Jungho Ryu
IF 26.8
Advanced Materials
Magnetoelectric (ME) film composites consisting of piezoelectric and magnetostrictive materials are promising candidates for application in magnetic field sensors, energy harvesters, and ME antennas. Conventionally, high-temperature annealing is required to crystallize piezoelectric films, restricting the use of heat-sensitive magnetostrictive substrates that enhance ME coupling. Herein, a synergetic approach is demonstrated for fabricating ME film composites that combines aerosol deposition and instantaneous thermal treatment based on intense pulsed light (IPL) radiation to form piezoelectric Pb(Zr,Ti)O<sub>3</sub> (PZT) thick films on an amorphous Metglas substrate. IPL rapidly anneals PZT films within a few milliseconds without damaging the underlying Metglas. To optimize the IPL irradiation conditions, the temperature distribution inside the PZT/Metglas film is determined using transient photothermal computational simulation. The PZT/Metglas films are annealed using different IPL pulse durations to determine the structure-property relationship. IPL treatment results in an enhanced crystallinity of the PZT, thus improving the dielectric, piezoelectric, and ME properties of the composite films. An ultrahigh off-resonance ME coupling (≈20 V cm<sup>-1</sup> Oe<sup>-1</sup> ) is obtained for the PZT/Metglas film that is IPL annealed at a pulse width of 0.75 ms (an order of magnitude higher than that reported for other ME films), confirming the potential for next-generation, miniaturized, and high-performance ME devices.
https://doi.org/10.1002/adma.202303553
Metglas
Materials science
Magnetostriction
Piezoelectricity
Amorphous solid
Composite material
Optoelectronics
Dielectric
Annealing (glass)
Magnetic field
정부 과제
5
과제 전체보기
1
2025년 2월-2028년 2월
|208,950,000원무탄소 자기-기계-전기변환 기반 고엔트로피 환경 극복 통합 에너지 시스템 개발
○ 본 과제에서는 고엔트로피 환경에서 에너지 출력의 저하를 최소화하고 신뢰성을 향상한 무탄소 자기-기계-전기변환 기반 통합 에너지 시스템을 개발하고자 함. 특히, 실사용 환경에서 겪을 수 있는 온/습도 변화에 대해 각 구성요소의(압전소재, 마찰전기 소재, 캔틸레버 기판 소재/구조, 배터리) 취약점을 파악하고 이를 보완하고자 함. 또한 불규칙적 자기장 약화에...
고엔트로피 환경
표유 자기장 에너지
자기-기계-전기변환
자가전원형 IoT 센서
무탄소 에너지
2
주관|
2023년 4월-2023년 12월
|59,500,000원미세몰드 기반 고감성 탄성시트 제조기술 개발
본 과제는 미세한 무늬를 가진 ‘미세 패턴몰드’를 만들어 탄성소재 표면을 정교하게 조절함으로써, 보기 좋은 촉감의 ‘고감성 탄성소재 시트’를 제조하는 기술 개발 연구임.
연구 목표는 미세 패터닝 공정기술 기반 ‘미세 금속몰드 설계 및 제조 기술’을 개발하고, 제조된 몰드를 성형에 적용해 ‘심미감부여 고감성 탄성소재 시트 제조기술’로 완성하는 데 있음. 연구 내용은 저비용 multi-step 밀링패터닝으로 미세 금속몰드를 만들고, 전해 연마기술로 몰드 패턴 퀄리티를 향상하며, capillary effect 탄성소재 성형기술로 패턴 시트 구현하는 단계로 구성됨. 기대 효과는 마이크로 단위 정밀 몰드 경쟁력 확보, 미세패턴 몰드 기반 고감성 탄성부품 시장 선점, 다양한 탄성제품 분야 일자리 창출로 이어짐.
미세패턴
금속 연마
몰딩
탄성소재
고감성
3
2022년 2월-2025년 2월
|132,026,000원다기능 IoT 센서 구동용 100mW(RMS)급 자기-기계-융합전기변환 에너지 발전 시스템 개발
○ 본 과제에서는 상용 전력선에서 발생하는 10Oe 이내의 표유 미세자기장을 전기에너지로 변환하는 자기-기계-융합전기변환 에너지 발전소자를 개발하고 기존 에너지 최대발전량의 16배에 달하는 100mW(RMS)의 세계 최고출력을 확보하고자 함. ○ 또한, 자기-기계-융합전기변환 에너지 발전소자의 장기구동 시 고장/파괴 요인을 파악하고 개선함으로써, 진동 횟수...
표유 자기장 에너지
자기-기계-융합전기변환
자가전원형 IoT 센서
에너지 하베스팅
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하이브리드 자기-기계-전기 발전기
상태
공개출원연도
2023출원번호
1020230088438고출력 하이브리드 자기-기계-전기 발전기
상태
등록출원연도
2020출원번호
1020200174056마찰 대전을 이용한 전력 생성 소자
상태
등록출원연도
2018출원번호
1020180097696