Please use this identifier to cite or link to this item: http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/19028
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorNantakan Muensit-
dc.contributor.authorKittirat Phooplub-
dc.date.accessioned2023-11-13T04:06:10Z-
dc.date.available2023-11-13T04:06:10Z-
dc.date.issued2018-
dc.identifier.urihttp://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/19028-
dc.descriptionDoctor of Philosophy (Physics), 2018en_US
dc.description.abstractThis thesis work reported the development of low-dimensional material for energy scavenging. The study was separated into three parts, studying the energy scavenging methods, preparation and characterization of piezoelectric materials, and application in energy scavenging. The energy that was interested in this work was mechanical that was ambient energy in daily life. The energy could be either factory scale or human scale. To scavenge the energy, piezoelectric method was elected because the piezoelectric method provided the high voltage output and small mechanical damping without an external voltage source. The piezoelectric method used the material with non-centrosymmetric property to convert the mechanical energy into electrical energy. The second part was the material processing. The piezoelectric materials that was observed in this work were ZnO and P(VDF-HFP). ZnO had gained widespread attention in many application, for example,. electronic, optic cosmetic, and energy harvesting. In the energy harvesting application, ZnO was found that the piezoelectric property was greater when the size of ZnO was reduced into nanoscale. In this work, ZnO was prepared via hydrothermal method. The effect of precursor, concentration and solvent were observed. Macrorod, nanorod and nanoparticle were successfully prepared. The polarity of the solvent was found to be the main parameter to determine the size of ZnO. Amount of 10 nm diameter was obtained when the ZnO was prepared in methanol. The prepared ZnO were characterized by using atomic force microscopy base. Topography, piezoresponse force microscopy (PFM) and force-distance curve were studied. From PFM resulted, prepared ZnO was piezoelectric material and the method could identify the direction of growing. ZnO was also observed for bioengineering application by mixing the ZnO into collagen film. The mechanical properties of the reinforce was observed by force-distance microscopy. From the result, ZnO enhanced the young’s modulus and thermal stability of the collagen. In energy harvesting application, ZnO was mixed into electroactive polymer P(VDF-HFP) to maximize the energy power. The effect of size, shape, and concentration of ZnO were tested. The result showed that the composite film 2 wt% ZnO nanorod P(VDF-HFP) generated electrical power upto 1 μW that the power was enough for low-power microcontroller.en_US
dc.language.isoenen_US
dc.publisherPrince of Songkla Universityen_US
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Thailand*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/th/*
dc.subjectPiezoelectricityen_US
dc.titleDevelopment of Low-Dimensional Materials in Energy Scavengingen_US
dc.title.alternativeการพัฒนาวัสดุที่มีมิติต่ำในการดักจับพลังงานen_US
dc.typeThesisen_US
dc.contributor.departmentFaculty of Science (Physics)-
dc.contributor.departmentคณะวิทยาศาสตร์ ภาควิชาฟิสิกส์-
dc.description.abstract-thวิทยานิพนธ์นี้รายงานการพัฒนาวัสดุที่มีมิติต่ำในการดักจับพลังงาน การศึกษาถูกแบ่งออกเป็น ส่วน 3 คือ การศึกษาระเบียบวิธีการดักจับพลังงาน การเตรียมและการศึกษาสมบัติของวัสดุไพอิโซอิเล็กตริก และ การประยุกต์ใช้ในการดักจับพลังงาน โดยในส่วนของพลังงานที่ได้รับความสนใจในวิทยานิพนธ์นี้คือ พลังงานกล ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานที่พบได้ตั้งแต่ ในระดับโรงงาน เช่น การสั่นของเครื่องกล หรือในชีวิตประจ่าวัน เช่น การเคลื่อนไหวของส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย ระเบียบวิธีที่ให้ความสนใจในงานนี้คือ ระเบียบวิธีไพอิโซอิเล็กทริก ซึ่งเป็นการแปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยอาศัยวัสดุที่ไม่มีแกนสมมาตรรอบจุดศูนย์กลางของโครงผลึก โดยระเบียบวิธีดังกล่าวมีข้อดีเหนือกว่าระเบียบวิธีอื่น คือ ไม่ต้องการแหล่งจ่ายไฟภายนอก และ สามารถเก็บเกี่ยวพลังงานได้แม้อยู่ในบริเวณที่มีการสั่นที่ความถี่ต่่า ส่วนที่สองเป็นการศึกษาวัสดุที่จะน่ามาใช้ในการดักจับพลังงาน โดยวัสดุที่ให้ความสนใจในงานนี้คือ ซิงค์ออกไซด์ (ZnO) และ อิเล็กโตรแอกทีปพอลิเมอร์ พีวีดีเอฟ เฮชเอฟพี P(VDF-HFP) ซิงค์ออกไซด์เป็นวัสดุที่ได้รับความสนใจอย่างแพร่หลาย ไม่ว่าจะเป็นด้าน อิเล็กทรอนิกส์ ทางแสง เครื่องส่าอาง หรือแม้แต่ด้านการเก็บเกี่ยวพลังงาน ซิงค์ออกไซด์ได้รับการศึกษาอย่างแพร่หลายและพบว่าเมื่อลดขนาดลงในระดับนาโน สมบัติทางไพอิโซอิเล็กตริกจะสูงขึ้น ในงานนี้ได้ศึกษาการเตรียมซิงค์ออกไซด์ระดับนาโนด้วยกระบวนการไฮโดรเทอร์มอล โดยได้มีการศึกษาตั้งแต่ สารตั้งต้นที่ใช้ ความเข้มข้น และ สารละลายที่ใช้ โดยสามารถเตรียมได้ในรูปแบบที่แตกต่างกันไม่ว่าจะเป็น แท่งซิงค์ออกไซด์ระดับไมโครเมตร แท่งซิงค์ออกไซด์ระดับนาโนเมตร อนุภาคซิงค์ออกไซด์ระดับนาโน โดยสี่งที่เป็นปัจจัยส่าคัญในการก่าหนดขนาดของซิงค์ออกไซด์ที่เตรียมได้ คือ ความเป็นขั้วของสารละลาย กรณีที่เตรียมน้่า ซิงค์ออกไซด์ที่เตรียมได้จะมีขนาดใหญ่ แต่เมื่อเตรียมในสารละลายที่มีความเป็นขั้วต่่า เช่น แอลกอฮอล์ ซิงค์ออกไซด์ที่ได้จะมีขนาดเล็กลงในระดับ 10 นาโน ในส่วนของการศึกษาสมบัติได้ท่าการศึกษาโดยกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (AFM) โดยได้ศึกษาทั้งในส่วนสัณฐานวิทยา สมบัติไพอิโซอิเล็กตริก และ สมบัติทางกล โดยการศึกษาสมบัติไพอิโซอิเล็กตริกอาศัยเทคนิค piezoresponse force microscopy (PFM) โดยสามารถบอกได้ว่าซิงค์ออกไซด์ที่เตรียมขึ้นมีสมบัติไพอิโซอิเล็กตริก และยังบอกทิศของโพลาไรเซชั่นได้อีกด้วย ส่วนสมบัติทางกลได้ศึกษาผ่านระเบียบวิธี force-distance microscopy ซึ่งเป็นระเบียบวิธีที่สามารถ ตรวจสอบสมบัติเชิงกลในระดับพิกโคนิวตัน ได้ประยุกต์ระเบียบวิธีดังกล่าวเพื่อศึกษา สมบัติเชิงกลของวัสดุประกอบ vi คอลลาเจน และ ซิงค์ออกไซด์ระดับนาโน โดยพบว่าซิงค์ออกไซด์ สามารถเพิ่มเสถียรภาพทางกลให้กับ คอลลาเจนได้ เมื่อตรวจพบแล้วว่าซิงค์ออกไซด์มีความเป็นไพอิโซอิเล็กตริกและยังมีผลต่อสมบัติเชิงกลของวัสดุ จึงได้น่าซิงค์ออกไซด์รูปแบบต่าง ๆ ไปผสมกับ พีวีดีเอฟ เฮชเอฟพี เพื่อขึ้นรูปเป็นวัสดุเก็บเกี่ยวพลังงานโดยพบว่า วัสดุประกอบ พีวีดีเอฟ เฮชเอฟพี กับ แท่งซิงค์ออกไซด์ระดับนาโนให้ผลดีที่สุด โดยสามารถแปลงพลังงานจากการสั่น ได้ถึงระดับ 1 ไมโครวัตต์ ที่ความเข้มข้นในการผสม 2 เปอร์เซ็นต์โดยน้่าหนักซึ่ง ค่าพลังงานที่ได้สามารถในไปประยุกต์ใช้กับไมโครคอนโทรนเลอร์ที่ใช้พลังงานต่่าได้อีกด้วยen_US
Appears in Collections:332 Thesis

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
433002.pdf13.76 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons