Please use this identifier to cite or link to this item:
http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/13158| Title: | การปรับปรุงสมบัติเฟียโซอิเล็กทริกของวัสดุผสมเฟียโซอิเล็กทริกที่มียางธรรมชาติเป็นเนื้อพื้น |
| Other Titles: | Improvement in Piezoelectric Properties of Piezoelectric Composite Materials with Natural Rubber Matrix |
| Authors: | เมธี พรมสวัสดิ์ สุกัญญา สมะดอเล๊าะ Faculty of Science (Materials Science and Technology) คณะวิทยาศาสตร์ ภาควิชาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีวัสดุ |
| Keywords: | วัสดุเซรามิก |
| Issue Date: | 2562 |
| Publisher: | มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ |
| Abstract: | This work aims to study the improvement of piezoelectric properties of piezoelectric composite materials with natural rubber (NR) as a matrix phase and 100 phr lead magnesium niobate titanate doped with zinc oxide (PMNT) in the forms of ceramic powder (NR/100PMNT) and bulk as dispersed phases. Different amounts (15, 20, 25 and 30 phr) of silica powders were added into composites. From characterizing the composite with PMNT powders, a porosity decreased with increasing silica added content resulting in an increasing trend of tensile strength while a percent elongation decreased. Dielectric constant (&) increased as silica concentration increased up to 15 phr. However, & was suppressed when the silica content was 20-25 phr. The & increased again when the content reached 30 phr. Dielectric loss (tand) was not depended on silica content. Ferroelectric properties of composites were degraded when silica concentration increased. Output voltage generated reached a maximum value of 28 V/J which was found in the composite with 15 phr silica. The prepared PMNT ceramic had the true density of 7.51 g/cm3 and the grain size ranging from 4 to 5 μm. It possessed & and tan values measured at 200 kHz and at room temperature of 2134 and 0.033, respectively. The values of remnant polarization, coercive field, piezoelectric coefficient, and piezoelectric voltage coefficient of 26.38 μC/cm2, 7.54 kV/cm, 383 PC/N and 20.41x103 V⚫m/N, respectively. From characterizing composites in which bulk PMNT ceramics were embedded between NR/100PMNT composite sheets, the generated output voltage reached the maximum value of 35 V/J which was found in the composite with the sheets containing 20 phr silica. The all obtained result indicates that the NR/100PMNT composite with 15 phr silica is suitable for using as flexible sensors while the bulk ceramics embedded- composite with 20 phr silica is applicable for improving to apply in energy harvesting floors which partially helps to add value to natural rubber. |
| Abstract(Thai): | งานวิจัยนี้ศึกษาการปรับปรุงสมบัติเพียโซอิเล็กทริกของวัสดุผสมเพียโซอิเล็กทริกที่มี ยางธรรมชาติ (NR) เป็นเนื้อพื้นและมีสารเลดแมกนีเซียมในโอเบตไททาเนตที่เติมแต่งด้วยซิงค์ออก ไซด์ (PMNT) ปริมาณ 100 phr ในรูปของผง (NR/100PMNT) และก้อนเซรามิกเป็นเฟสกระจายตัว ผงซิลิกาปริมาณ 15 20 25 และ 30 phr ถูกเติมลงในวัสดุผสม จากการตรวจสอบวัสดุผสมที่มีผงเซรา มิกเป็นเฟสกระจายตัวพบว่า วัสดุผสมมีปริมาณรุพรุนลดลงเมื่อปริมาณซิลิกาเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ค่าความ แข็งแรงดึงมีแนวโน้มเพิ่มขึ้น ในขณะที่ร้อยละการยืดตัวก่อนขาดลดลง ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกเพิ่มขึ้นเมื่อ ปริมาณซิลิกาเพิ่มขึ้นเป็น 15 phr อย่างไรก็ตาม ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกลดลง เมื่อปริมาณซิลิกาเพิ่มขึ้น เป็น 20-25 phr แม้กระนั้นก็ตาม ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกมีค่าเพิ่มขึ้นอีกครั้งเมื่อปริมาณซิลิกาเท่ากับ 30 สมบัติ phr ค่าการสูญเสียไดอิเล็กทริกไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสําคัญกับปริมาณการเติมซิลิกา เฟร์โรอิเล็กทริกของวัสดุผสมแย่ลงเมื่อปริมาณซิลิกาเพิ่มขึ้น ค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าที่วัสดุผสมสร้างขึ้น มีค่าสูงสุดเท่ากับ 28 โวลต์ต่อจูล ซึ่งพบในวัสดุที่มีซิลิกาเท่ากับ 15 phr เซรามิก PMNT ที่เตรียมได้มีความหนาแน่นจริงเท่ากับ 7.51 กรัมต่อลูกบาศก์ เซนติเมตร มีขนาดเกรนอยู่ในช่วง 4-5 ไมครอน มีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกและค่าการสูญเสียไดอิเล็กทริก ที่วัด ณ อุณหภูมิห้องที่ความถี่ไฟฟ้า 200 กิโลเฮิรตซ์ เท่ากับ 2,134 และ 0.033 ตามลําดับ มีค่าโพลา ไรเซชั่นคงค้าง สนามไฟฟ้าลบล้าง สัมประสิทธ์เพียโซอิเล็กทริกและสัมประสิทธิ์ความต่างเพียโซอิ เล็กทริกเท่ากับ 26.38 ไมโครคูลอมบ์ต่อตารางเซนติเมตร 7.54 กิโลโวลต์ต่อเซนติเมตร 383 พิโคคู ลอมป์ต่อนิวตัน และ 20.41x10 โวลต์-เมตรต่อนิวตัน ตามลําดับ จากการตรวจสอบวัสดุผสมที่ฝัง ก้อนเซรามิกระหว่างแผ่นวัสดุผสม NR/100PMNT พบว่า ค่าความต่างไฟฟ้าที่วัสดุสร้างขึ้นมีค่าสูงสุด เท่ากับ 35 โวลต์ต่อจูล ซึ่งพบในวัสดุผสมที่ใช้แผ่น NR/100PMNT ที่เติมผงซิลิกาปริมาณ 20 phr ผล การทดลองที่ได้จากงานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่า วัสดุผสม NR/100PMNT ที่เติมผงซิลิกาปริมาณ 15 phr มีความเหมาะสมที่จะนําไปประยุกต์ใช้งานเป็นตัวตรวจวัดที่ยืดหยุ่นได้ (flexible sensor) ในขณะที่ วัสดุผสมที่ฝังก้อนเซรามิก PMNT ระหว่างแผ่นวัสดุผสม NR/100PMNT ที่เติมผงซิลิกา 20 phr มี ความเหมาะสมในการนําไปพัฒนาเป็นพื้นเก็บเกี่ยวพลังงานได้ ซึ่งมีส่วนช่วยเพิ่มมูลค่าให้แก่ยางพารา ได้ |
| Description: | วิทยานิพนธ์ (วท.ม. (วัสดุศาสตร์))--มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์, 2562 |
| URI: | http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/13158 |
| Appears in Collections: | 342 Thesis |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| 437841.pdf | 5.49 MB | Adobe PDF | View/Open |
This item is licensed under a Creative Commons License
