การซินเทอร์สารเพียโซอิเล็กทริกเซรามิก PMnN - PZT ที่อุณหภูมิต่ำด้วยสารช่วยซินเทอร์

Low temperature sintering of PMnN - PZT piezoelectric ceramic with sintering aid

Name: สุทัศน์ จันบัวลา

ThaSH: เพียโซอิเล็กทริกเซรามิกส์

ThaSH: อุณหภูมิต่ำ

ThaSH: ซินเทอริง

Abstract: Pb(Mn₁/₃Nb₂/₃)O₃-PbTiO₃-PbZrO₃ (PMnN-PZT) เป็นสารประกอบเพียโซอิเล็กทริกเซรามิกที่น่าสนใจ เพราะมีคุณสมบัติที่เหมาะสำหรับนำมาใช้ทำเป็นส่วนประกอบของอุปกรณ์ที่ต้องใช้กำลังไฟสูง เช่น หม้อแปลงไฟฟ้า มอเตอร์ไฟฟ้า เนื่องจากเป็นกลุ่มสารที่มีคุณสมบัติเด่น คือ มีค่าสัมประสิทธิ์คุณภาพเชิงกล และค่าสัมประสิทธิ์คู่ควบการเปลี่ยนแปลงพลังงานกล-ไฟฟ้า ที่สูง อย่างไรก็ตามปัญหาที่เกิดขึ้นในการสังเคราะห์สาร PMnN-PZT ก็คืออุณหภูมิในการซินเทอร์ที่สูง (1200-1300 องศาเซลเซียส) ทำให้เกิดการระเหยของออกไซด์ตะกั่วซึ่งเป็นสาเหตุทำให้อัตราส่วนของสารประกอบเปลี่ยนแปลง และเป็นมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม ในการลดอุณหภูมิซินเทอร์สาร PMnN-PZT สามารถทำได้โดยการเติมออกไซด์ของโลหะที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ หรือมีไอออนที่ขนาดรัศมีใกล้เคียงกับสารในกลุ่มนี้ลงไป แต่ปัญหาที่ตามมาก็คือออกไซด์ที่เติมลงไปจะส่งผลให้สมบัติทางเพียโซอิเล็กทริกเปลี่ยนแปลงไป สำหรับในงานวิจัยนี้ได้ศึกษาถึงผลกระทบของการเติมซิงค์ออกไซด์ต่ออุณหภูมิในการเผาของสารประกอบ PMnN-PZT รวมทั้งสมบัติทางเพียโซอิเล็กทริก โดยการศึกษาจะเติมซิงค์ออกไซด์ ตั้งแต่ 0-1% โดยน้ำหนัก และใช้อุณหภูมิเผาที่ 900,950,1000 และ 1050 องศาเซลเซียสตามลำดับ จากการศึกษาพบว่า เมื่อเติมซิงค์ออกไซด์ 0.25 % โดยน้ำหนัก สามารถลดอุณหภูมิซินเทอร์สาร PMnN-PZT จาก 1250 องศาเซลเซียส ลงมาได้ที่ 1000 องศาเซลเซียส โดยที่สมบัติของชิ้นงานที่ได้มีค่าใกล้เคียงกับชิ้นงานที่ไม่ได้เติมซิงค์ออกไซด์ และซินเทอร์ที่ 1250 องศาเซลเซียส คือ มีความหนาแน่นเท่ากับ 7.74 g/cm³ ค่า d₃₃ เท่ากับ 260 pC/N ค่า Qm เท่ากับ 1,195 และค่า kp เท่ากับ 0.55

Abstract: Pb(Mn₁/₃Nb₂/₃)O₃-PbTiO₃-PbZrO₃ (PMnN-PZT) has been widely used in high powder devices, ie transformer, ultrasonic motor because of its high mechanical quality factor as well as electromechanical coupling coefficient. In manufacturing process, however, it involves serious problems, such as compositional change and environmental pollution due to the volatility of lead oxide during sintering process (1200-1300 °C). The low temperature fabrication of PMnN-PZT ceramic using a low melting point additive or ions having similar to piezoelectric ceramic as sintering aids can solve these problems. However there have been some reports on the drawback of sintering aids that they alter the piezoelectric properties of the based composition. In this study, the effects of ZnO content on firing temperature and piezoelectric properties of the low temperature sintered PMnN-PZT was investigated. ZnO was added in a range of 0-1Wt% and the samples were fired at 900, 950, 1000 and 1050 °C. Physical and piezoelectric properties of the samples were examined and compared to those of PMnN-PZT ceramic without additive. From the study PMnN-PZT ceramic sintered at 1000 °C with 0.25 Wt% ZnO showed good piezoelectric properties nearly close to the pure PMnN-PZT which was sintered at 1250 °C. The density, Qm, d₃₃ and kp of this sample were 7.74 g/cm³,1195,260 pC/N, 0.55. respectively.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: ศิริธันว์ เจียมศิริเลิศ

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2548

Modified: 2564-02-25

Issued: 2564-02-25

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

URL: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/66971

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: เทคโนโลยีเซรามิก

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	Sutas_ja.pdf	9.25 MB	1	2024-08-02 14:39:44

ใช้เวลา

-0.966475 วินาที