ระบบสารสนเทศงานวิจัย สถาบันวิจัยและพัฒนา มหาวิทยาลัยราชภัฏเชียงใหม่

การประดิษฐ์เซรามิกคอมโพสิต BNT-BCTS:YBFM ที่มีสมบัติมัลติเฟร์โรอิก ด้วยวิธีการเผาไหม้ของแข็ง

อาจารย์ ดร.ชเนษฎ์ วิชาศิลป์

คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

คำสำคัญ :

BNT-BCTS:YBFM มัลติเฟร์โรอิก วิธีการเผาไหม้ของแข็ง โครงสร้างเฟส สมบัติแม่เหล็ก Multiferoic solid state combustion technique phase formation magnetic property

เลขทะเบียน :

1771-66-SCI-CMRU

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้ศึกษาการประดิษฐ์เซรามิกคอมโพสิตแบบใหม่ของ (Bi0.5Na0.5)0.94 (Ba0.945Ca0.055)0.06(Ti0.9946 Sn0.0054) O3 (BNT-BCTS) ที่ผสมด้วยสาร Y2.7Bi0.3Fe4.7Mn0.3O12 (YBFM) ที่อัตราส่วนของ BNT-BCTS:YBFM เป็น 9:1, 8:2, 7:3, 6:4, 5:5, 4:6 และ 3:7 โดยน้ำหนัก สังเคราะห์ด้วยวิธีการเผาไหม้ของแข็ง พบว่าเซรามิกทุกอัตราส่วนแสดงโครงสร้างเฟสเพอรอฟสไกต์แบบเฟสร่วมของรอมโบฮีดรอลและเททะโกนอล ผสมกับโครงสร้างเฟสแบบการ์เนต ซึ่งค่าความเข้มของ พีคโครงสร้างเฟสแบบการ์เนตมีค่าสูงขึ้นเมื่ออัตราส่วน YBFM สูงขึ้น เกรนเซรามิกมีขนาดใหญ่และเกรนขนาดเล็กผสมกันในทุกอัตราส่วนและมีลักษณะเป็นรูปหลายเหลี่ยม (polygonal grain) และขนาดเกรนมีขนาดเฉลี่ยมีขนาดเล็กลงขณะที่ค่าความหนาแน่นของของเซรามิกมีค่าเพิ่มขึ้นจาก 5.75 g.cm-3 เป็น 5.96 g.cm-3 เมื่ออัตราส่วนของ YBFM มากขึ้น การวิเคราะห์สมบัติไดอิเล็กทริกที่อุณหภูมิห้อง วัดที่ความถี่ 1 kHz ของเซรามิกที่อัตราส่วนต่างๆ พบว่าเซรามิกมีค่าคงที่ไดอิเล็กทริก ( )ลดลง ขณะที่ค่าสภาพการสูญเสียไดอิเล็กทริก (tan ) มีค่าสูงขึ้น เมื่ออัตราส่วนของ YBFM มากขึ้น การวิเคราะห์สมบัติเฟร์โรอิเล็กทริกจากวงวนฮีสเทอรีซิส (P-E loops) ที่อุณหภูมิห้องของเซรามิก พบว่าวงวนฮีสเทอรีซิสแสดงวงวนที่ไม่อิ่มตัวในทุกตัวอย่าง และมีลักษณะบวมมากขึ้นเมื่ออัตราส่วน เมื่ออัตราส่วนของ YBFM มากขึ้น เนื่องจากการเกิดกระแสรั้วไหล ค่า Ps ของเซรามิกอยู่ระหว่าง 1.72 ถึง 5.97 µC/cm2 เมื่ออัตราส่วนของ YBFM มากขึ้น ค่า Pr และ Ec มีค่าเพิ่มขึ้น สมบัติแม่เหล็กของเซรามิกทุกอัตราส่วนวัดที่อุณหภูมิ 300 K พบว่าเซรามิกทุกตัวแสดงสมบัติแม่เหล็กแบบเฟร์โร สำหรับค่าแมกนีไตเซชันอิ่มตัว (Ms) ค่าค่าแมกนีไตเซชันคงค้าง (Mr) และค่าสนามแม่เหล็กลบล้าง (Hc) ของเซรามิก มีค่าอยู่ระหว่าง 0.12 ถึง 5.01 emu/g 0.003 ถึง 2.28 emu/g และ 61.25 ถึง 149.19 Oe ตามลำดับ โดยมีเหล่านี้มีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อปริมาณส่วนของสาร YBFM มากขึ้น

Abstract

In this work, the fabrication of new ceramic composite of (Bi0.5Na0.5)0.94 (Ba0.945Ca0.055)0.06(Ti(0.9946) Sn0.0054)O3 (BNT-BCTS) with mixing Y2.7Bi0.3Fe4.7Mn0.3O12 (YBFM) compound at various ratios as 9:1, 8:2, 7:3, 6:4, 5:5, 4:6 and 3:7 by solid state combustion was study. It was found that the ratio of all ceramics showed perovskite structure with coexisted phase of rhombohedral and tetragonal phases mixed garnet structure. The intensity of garnet structure increased with increasing of the YBFM ratios. Grain ceramics showed mixture of large grains and small grains in all ceramics and grain exhibited polygonal shape. Average grain size density of the ceramics deceased while density of the ceramics increased from 5.75 g.cm-3 to 5.96 g.cm-3 when the YBFM ratios increased. The analysis of dielectric property at room temperature with measuring at 1 kHz of the ceramics at various ratios, it was observed that the dielectric constant () decreased, while the dielectric loss (tan) increased when the YBFM ratios increased. The analysis of ferroelectric property from P-E loops at room temperature of all ceramics, it was found that all P-E loops showed non saturated loops and the P-E loos showed bloated loops with increasing of the YBFM ratios which indicated that leakage current was formed. The Ps value of the ceramics were in the range of 1.72 - 5.97 µC/cm2. When the YBFM ratios increased, the Pr and Ec values were increased. Magnetic property of all ceramic ratios with measuring at 300 K, it was observed that all ceramics showed ferromagnetic property. The value of saturated magnetic (Ms), Remnant magnetic (Mr) and Magnetic coercive field (Hc) of all ceramic ratios were in the range of 0.12-5.01 emu/g, 0.003-2.28 emu/g and 61.25-149.19 Oe, respectively, the all values increased with increasing the YBFM ratios.

ไฟล์งานวิจัย

เล่มวิจัยสมบูรณ์ ชเนษฐ์.pdf

ข้อมูลการตีพิมพ์

ชื่อบทความ :

แหล่งที่ตีพิมพ์ :วารสารวิทยาศาสตร์บูรพา ปี ที่ 29 (ฉบับที่ 1) มกราคม – เมษายน พ.ศ. 2567 หน้า 111 - 128

ปีที่ตีพิมพ์ :2567

3 22 ก.ย. 2566