อาจารย์ ดร.ชเนษฎ์ วิชาศิลป์

คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทคัดย่อ

โครงการวิจัยนี้ได้แบ่งออกเป็นสองส่วนดังนี้ ส่วนที่หนึ่ง ได้ทำการศึกษาผลของการเติมอนุภาคนาโนซิงค์ออกไซด์ต่อสมบัติทางไดเล็กทริกเฟร์โรอิเล็กทริก และสมบัติทางกายภาพของบิสมัทโซเดียมโพแทสเซียมไททาเทต ทำการเตรียมชิ้นงานตัวอย่างด้วยเทคนิคปฏิกิริยาของแข็ง โดยทำการเผาแคลไซด์ผงที่อุณหภูมิ 850 °C เป็นเวลา 4 h และเผาผนึกเม็ดเซรามิกในช่วงอุณหภูมิ 1100-1150 °C เป็นเวลา 4 h เพื่อหาอุณหภูมิที่เหมาะสม ในส่วนของการเติมอนุภาคนาโนซิงค์ออกไซด์ที่ร้อยละโดยปริมาตรที่ 0.0, 0.5, 1.0, 2.0 และ 3.0 โครงสร้างเฟสโดยใช้เทคนิคการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ ผลจากเทคนิควิธีการนี้พบว่าทุกชิ้นงานตัวอย่างมีโครงสร้างเป็นแบบเพอรอฟสไกด์ และได้ศึกษาสมบัติทางไดอิเล็กทริกภายใต้อุณหภูมิห้องและที่อุณหภูมิสูงพบว่าการเติมอนุภาคนาโนซิงค์ออกไซด์มีอิทธิพลต่อทั้งค่าคงที่ไดอิเล็กทริกและความสูญเสียทางไดอิเล็กทริก ยิ่งไปกว่านั้นเมื่อทำการศึกษาสมบัติเฟร์โรอิเล็กทริกพบว่าวงวนฮิสเทอร์รีซีสมีขนาดเพิ่มขึ้นหลังจากการเติมอนุภาคนาโน ส่วนที่สอง ได้ได้ทำการศึกษาผลของการเติมอนุภาคนาโนนิกเกิลออกไซด์ต่อสมบัติทางสมบัติทางกายภาพและสมบัติเชิงกลของบิสมัทโซเดียมโพแทสเซียมไททาเทต ทำการเตรียมชิ้นงานตัวอย่างด้วยเทคนิคปฏิกิริยาของแข็ง โดยทำการเผาแคลไซด์ผงที่อุณหภูมิ 850 °C เป็นเวลา 4 h จากนำผงที่ได้ไปเติมอนุภาคนาโนนิกเกิลออกไซด์ที่ร้อยละโดยปริมาตรที่ 0.0, 0.5, 1.0, 2.0 และ 3.0 นำผงที่ผ่านการเติมอนุภาคนาโนไปขึ้นรูปและเผาผนึกที่ช่วงอุณหภูมิอุณหภูมิ 1100-1150 °C เป็นเวลา 2 h เพื่อหาอุณหภูมิที่เหมาะสม สมบัติความหนาแน่น โครงสร้างเฟส โครงสร้างทางจุลภาค และสมบัติความแข็งของชิ้นงานตัวอย่างได้ถูกศึกษาโดยวิธีต่าง ๆ ได้แก่ วิธีของอาร์คิมิดิส การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด และเครื่องทดสอบความแข็งแบบวิกเกอร์ส ตามลำดับ ผลจากการวิเคราะห์โครงสร้างโดยเทคนิคการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์พบว่าทุกชิ้นงานตัวอย่างมีโครงสร้างเพอรอฟสไกด์ ความหนาแน่นของชิ้นงานตัวอย่างมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเมื่อทำการเติมอนุภาคนาโนนิกเกิลออกไซด์จนมีค่ามากที่สุดที่ 5.73 กรัมต่อลูกบาศ์เมตรสำหรับชิ้นงานที่มีการเติมอนุภาคนาโนร้อยละ 1 โดยปริมาตร การเติมอนุภาคนาโนนี้มีผลต่อความหนาแน่นเช่นเดียวกับสมบัติเชิงกล ซึ่งพบว่าเมื่อทำการเติมเพียงเล็กน้อยทำให้มีการเพิ่มขึ้นทั้งค่าความแข็งแบบวิกเกอร์ส ค่ามอดูลัสของยัง และค่าความต้านทานการแตกหัก โดยมีค่าสูงสุดที่ 6.17 GPa 135 GPa และ 1.7 MPam1/2 ตามลำดับ ในขณะที่ขนาดของเกรนลดลงจนมีขนาด 0.25 m สำหรับชิ้นงานที่มีการเติมอนุภาคนาโนที่ร้อยละ 1โดยปริมาตร ผลจากการวิจัยนี้บ่งชี้ให้เห็นว่า อนุภาคนาโนนิกเกิลออกไซด์มีอิทธิพลต่อทั้งสมบัติเชิงกายภาพและสมบัติเชิงกลของเซรามิกบิสมัทโซเดียมโพแทสเซียมไททาเทต

Abstract

The research project is divided into two main parts. Part I, the effects of ZnO nanoparticles additive on crystallization behavior, dielectric and ferroelectric properties of Bi0.5(Na0.81,K0.19)0.5TiO3 ceramics were investigated. The samples were synthesized by solid state reaction technique, where powders were calcined at 850 °C for 4 h and ceramics were sintered at 1100-1150 °C for 4 h. Phase formation was determined by X-ray diffraction technique (XRD). The X-ray diffraction analysis of the ceramics suggests that all samples exhibited a perovskite structure. The dielectric properties under room temperature and various temperatures were also determined. Dielectric measurement data showed that the additive influenced dielectric constant and dielectric loss. Furthermore, the hysteresis loop behaviors slightly changed with increasing the nanoparticles contents. Part II, The effects of NiO nanoparticles on the physical and mechanical properties of Bi0.5(Na0.81,K0.19)0.5TiO3 (BNKT) were investigated. The ceramics were synthesized by solid state reaction technique. The powder of BNKT was calcined at 850 °C for 4 h. The ceramics of BNKT/x vol.% NiO ( i.e. x= 0.0, 1.0, 2.0 and 3.0) were sintered at 1000-1150 °C for 2 h for optimize condition. Densification, phase formation, microstructure and micro hardness of samples were characterized via Archimedes method, X-ray diffraction techniques (XRD), scanning electron microscope (SEM) and Vickers micro hardness tester. The X-ray diffraction analysis of the ceramics suggests that all samples exhibited a perovskite structure. Densification of samples tended to increase with increasing amount of NiO content with maximum (5.73 g/cm3) at 1.0 vol.% NiO additive. The NiO additive influenced densification as well as the mechanical properties of the samples. The addition of a small amount of NiO increased the Vicker hardness, Young’s modulus and fracture toughness up to 6.17 GPa, 135 GPa, and 1.7 MPa m1/2, respectively while the grain size decreased down to 0.25 m for 1.0 vol.% NiO additive. The results of this research suggest that NiO nanoparticles have influence on physical and mechanical properties of BNKT ceramics.

ไฟล์งานวิจัย

479 03 ก.พ. 2560

สำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ (วช.)

196 Paholyotin Rd., Chatuchak, Bangkok 10900

http://nrct.go.th/

0-2561-2445