Please use this identifier to cite or link to this item: http://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/69185
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorAssoc. Prof. Dr. Supon Ananta-
dc.contributor.advisorDr. Orawan Khamman-
dc.contributor.advisorAsst. Prof. Dr. Laongnuan Sirsombat-
dc.contributor.authorPhakkhananan Pakawaniten_US
dc.date.accessioned2020-07-31T00:46:18Z-
dc.date.available2020-07-31T00:46:18Z-
dc.date.issued2015-04-
dc.identifier.urihttp://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/69185-
dc.description.abstractIn order to investigate the processing-structure-property relationships that exist among conditions of fabrication processing, phase formation, microstructure and electric properties of lead zinc niobate, (PZN)-based systems, in this study, such relationships are brought out via three main parts and discussed in terms of their phase formation, densification, microstructural and dielectric properties. The first part aims to understand the influence of novel Zn3Nb2O8 B-site precursor on the fabrication of PZN ceramics. A combination of Zn3Nb2O8 B-site precursor and reactive sintering techniques has been employed for the fabrication of PZN ceramics. However, the obtained results show that it is difficult to fabricate pure perovskite PZN ceramics. Only pyrochlore-type Pb1.83Zn0.3Nb1.25O5.305 phase was found in all samples and its local structure was investigated using the X-ray absorption spectroscopy technique. The obtained results indicate that the bond length between Zn2+ and Pb2+ in the pyrochlore phase, where Nb5+ sites have been substituted by Zn2+, was found to be longer than the bond length in the perovskite phase. The second part aims to understand the effect of high perovskite phase stabilizer BaTiO3 (BT) additive on the fabrication of PZN-based ceramics. It is seen that dense, pure perovskite ceramics with homogenous microstructure and better dielectric properties can be obtained via Zn3Nb2O8 B-site precursor technique. 0.07 mol% of BT additive content was found to be sufficient to suppress the pyrochlore phase formation in the fabrication of PZN-based ceramics. With appropriated sintering at 1150 oC for 5 h, 0.93PZN-0.07BT ceramics with r,max ~ 11,497 and tan ~ 0.05 at TC (~ 99 oC) when measure at 1 kHz are obtained. Moreover, by applying suitable two-stage reactive sintering schemes, it has been found that dense and pure perovskite 0.93PZN-0.07BT ceramics with fine grain size can be successfully achieved with good dielectric properties. The final part aims to investigate the effect of gold nanoparticles (AuNPs) additive on the fabrication of PZN-based ceramics. By using small angle X-ray scattering technique, it can be seen that synthesized AuNPs exhibit spherical particles with an average diameter of ~ 14 nm. It was found that the addition of AuNPs was effective in decreasing the reactive sintering temperature and increasing the density of the PZN-based ceramics. The average grain size was significantly less than those ceramics without AuNPs. Moreover, broader diffuse phase transition, higher dielectric constant and lower dielectric loss are observed in the PZN-based ceramics modified with AuNPs. In addition, it is seen that the temperature coefficient of the capacitance of the PZN-based ceramics added with AuNPs met the Z5V characteristic, which is suitable for multilayer capacitor applications.en_US
dc.language.isoenen_US
dc.publisherเชียงใหม่ : บัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัยเชียงใหม่en_US
dc.titleEffects of Gold Nanoparticle Addition on Microstructure and Electrical Properties of PZN-Based Ferroelectric Ceramicsen_US
dc.title.alternativeผลของการเติมอนุภาคทองคำระดับนาโนต่อโครงสร้างจุลภาคและสมบัติทางไฟฟ้าของเซรามิกเฟร์โรอิเล็กทริกที่มีพีแซดเอ็นเป็นหลักen_US
dc.typeThesis
thesis.degreedoctoralen_US
thesis.description.thaiAbstractงานวิจัยนี้ได้นำเสนอถึงความสัมพันธ์ของกระบวนการผลิต-โครงสร้าง-สมบัติ ที่มีอยู่ภายใต้เงื่อนไขต่างๆ ของกระบวนผลิต การเกิดเฟส โครงสร้างจุลภาคและสมบัติทางไฟฟ้าของเซรามิกในระบบที่มี Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 หรือ PZN เป็นหลักผ่านสามส่วนหลัก ดังนี้ ส่วนแรกมุ่งเน้นการทำความเข้าใจถึงอิทธิพลของการใช้สารตั้งต้น Zn3Nb2O8 ชนิดใหม่ที่มีต่อการประดิษฐ์เซรามิก PZN ร่วมกับเทคนิคการเผาซินเตอร์แบบ Reactive ซึ่งพบว่า การประดิษฐ์เซรามิก PZN ให้มีเฟสเพอรอฟสไกท์บริสุทธิ์ด้วยวิธีดังกล่าวนั้นเป็นไปได้ยาก โดยจะพบเฟสไพโรคลอร์ Pb1.83Zn0.3Nb1.25O5.305 ในเซรามิกที่เตรียมได้ทั้งหมด และเมื่อทำการตรวจวิเคราะห์โครงสร้างเฉพาะถิ่นของไพโรคลอร์ดังกล่าวด้วยเทคนิคสเปกโตรสโคปีการดูดกลืนรังสีเอกซ์ พบว่า พันธะระหว่าง Zn2+ และ Pb2+ ในเฟสไพโรคลอร์ที่มี Zn2+ ไปอยู่ในตำแหน่งของ Nb5+ นั้น จะมีความยาวมากกว่าในเฟสเพอรอฟสไกท์ ส่วนที่สองนั้นมุ่งเน้นการทำความเข้าใจถึงผลของการเติม BaTiO3 หรือ BT ซึ่งมีความเสถียรของเฟสเพอรอฟสไกท์สูงต่อการประดิษฐ์เซรามิกที่มี PZN เป็นหลัก โดยพบว่าสามารถทำการเตรียมเซรามิกที่มีความหนาแน่นสูงและมีเฟสเพอรอฟสไกท์บริสุทธิ์ได้สำเร็จจากการใช้เทคนิค B-site precursor ที่มี Zn3Nb2O8 เป็นสารตั้งต้นและการเติมสาร BT ในปริมาณร้อยละ 0.07 โดยโมลลงไปยับยั้งการเกิดเฟสไพโรคลอร์ โดยเมื่อทำการตรวจวัดที่ความถี่ 1 กิโลเฮริทซ์ พบว่า เซรามิก 0.93PZN-0.07BT ที่ซินเตอร์ด้วยอุณหภูมิ 1150 oซ นาน 5 ชั่วโมง มีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกสูงสุดอยู่ที่ 11,497 มีค่าการสูญเสียทางไดอิเล็กทริกอยู่ที่ 0.05 ที่อุณหภูมิคูรี 99 oซ นอกจากนี้ยังพบอีกว่า การใช้วิธีเผาซินเตอร์แบบ Reactive แบบสองขั้นตอนที่เหมาะสมนั้น สามารถใช้ในการประดิษฐ์เซรามิก 0.93PZN-0.07BT ที่มีความแน่นสูง มีเฟสเพอรอฟสไกท์ที่บริสุทธิ์และมีเกรนขนาดเล็กได้สำเร็จรวมทั้งยังสามารถแสดงสมบัติไดอิเล็กทริกที่ดีอีกด้วย สำหรับส่วนสุดท้ายนั้นมุ่งเน้นการทำความเข้าใจถึงผลของการเติมอนุภาคทองคำในระดับนาโนเมตรที่มีต่อการประดิษฐ์เซรามิก PZN เป็นหลัก โดยเริ่มจากการตรวจสอบอนุภาคทองคำด้วยเทคนิคการกระเจิงของรังสีเอกซ์ที่มุมเล็ก ซึ่งพบว่า อนุภาคทองคำมีรูปร่างกลมและมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 14 นาโนเมตร เมื่อเติมลงไปในเซรามิกที่มี PZN เป็นหลัก สามารถช่วยลดอุณหภูมิที่ต้องใช้ในการเผาซินเตอร์แบบ Reactive ได้ นอกจากนี้ยังช่วยเพิ่มความหนาแน่นและลดขนาดเกรนของเซรามิกลงอีกด้วย ส่งผลทำให้เซรามิกดังกล่าวมีพฤติกรรมการเปลี่ยนสถานะของเฟสกว้าง มีค่าไดอิเล็กทริกสูงขึ้น มีค่าการสูญเสียทางไดอิเล็กทริกลดลง และมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความจุไฟฟ้าที่เหมาะสำหรับประยุกต์ใช้เป็นตัวเก็บประจุไฟฟ้าแบบหลายชั้นชนิด Z5Ven_US
Appears in Collections:SCIENCE: Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Full.pdf7.89 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy


Items in CMUIR are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.