Please use this identifier to cite or link to this item: http://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/69497
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorAsst. Prof. Dr. Athipong Ngamjarurojana-
dc.contributor.advisorAsst. Prof. Dr. Apichart Limpichaipanit-
dc.contributor.advisorAsst. Prof. Dr. Komsanti Chokethawai-
dc.contributor.authorNarit Funsueben_US
dc.date.accessioned2020-08-11T02:24:40Z-
dc.date.available2020-08-11T02:24:40Z-
dc.date.issued2020-03-
dc.identifier.urihttp://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/69497-
dc.description.abstractFerroelectric are materials which possess a spontaneous electric polarization and dipole can be reversed by applying an electric field. Ferroelectric materials have good properties such as high induced-strain at low electric fields and reduced hysteresis. Ferroelectric materials are very useful in many applications such as sensor and actuator. Actuator is a transducer where the external input energy changes displacement or force. The strain behavior of ferroelectric materials is related to electric field in two types as piezoelectric and electrostrictive phenomena. This research focuses on lead-free based (BaTiO3) and lead based (PLZT) ferroelectric ceramics at various parameters consisting of grain size, phase, crystal structure and temperature. Strain characteristic and ferroelectric properties of BaTiO3 ceramic sintered at 1350, 1375 and 1400 °C for 2h on grain size effect were observed. It was found that grain size increased when the sintering temperature was increased. The ferroelectric properties of ceramic resulted from the grain size effect. The highest strain was 0.064% and piezoelectric constant of 250.5 pm/V. It can be concluded that dielectric, ferroelectric properties and strain behavior were affected by grain size. Strain characteristic and ferroelectric properties of BaTiO3 ceramic sintered at 1375 °C for 1, 2, 4, 6 and 8h on phase combination and microstructure were observed. It was found that the shape of polarization hysteresis loop changed to slim loop after increasing soaking time resulting from behavior of combination between cubic and tetragonal phase. The ferroelectric properties of ceramic depend on cubic phase in combination phase. The strain characteristic in this work could not be analyzed because the signal from measurement was very bad due to the pores in ceramic. Strain characteristic and ferroelectric properties of commercial BaTiO3 ceramic with temperature dependence were observed. It was found that ferroelectric properties decreased with temperature increase due to the dominant effect from 90o domain rotation than 180o domain. The maximum strain at 120 oC as 0.148% was caused by mix direction of 90o and 180o domain reorientation. The butterfly-like shape change to quadratic shape and reduced area of hysteresis to linear relation of polarization resulted from phase transition from ferroelectric to paraelectric. Strain characteristic and ferroelectric properties of barium zirconium titanate ceramic Ba(Zr0.05Ti0.95)O3 with temperature dependence were observed. It was found that the right shift of transition temperature from orthorhombic phase to tetragonal (between 40 oC and 60 oC) and high depolarization occurred. Slimmer loop and saturated polarization were due to the mix rotation between 90o domain and 180o domain but temperature increase resulted in the decrease of ferroelectric because 90o domains were easier to rotate. The strain characteristic is quadratic relation. At 60 oC, the maximum strain was 0.180%, the maximum of piezoelectric constant was 179.8 pm/V and the highest asymmetry was 0.006% caused by phase transition from orthorhombic to tetragonal. Strain characteristic and ferroelectric properties of PLZT, 9/Zrx/Ti100-x ceramics where x= 70, 65, 60, 55 and 50 mol% were prepared by two-stage sintering. It was found that at room temperature, the results of strain behavior and ferroelectric properties depended on Zr/Ti ratio. The temperature dependence of PLZT 9/Zrx/Ti100-x ceramic at 30-140 oC showed that the decrease of strain and area polarization loop (slimmer loop to linear relation) with increasing temperature was due to the transition from tetragonal to rhombohedral to paraelectric phase.en_US
dc.language.isoenen_US
dc.publisherเชียงใหม่ : บัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัยเชียงใหม่en_US
dc.titleInvestigation on Strain Characteristics of Ferroelectric Ceramics for Micromechatronic Actuator Applicationen_US
dc.title.alternativeการตรวจสอบลักษณะเฉพาะเชิงความเครียดของเซรามิกเฟร์โรอิเล็กทริก สา หรับการประยุกต์ใช้เป็นตัวขับเร้าไมโครแมคคาโทรนิคen_US
dc.typeThesis
thesis.degreedoctoralen_US
thesis.description.thaiAbstractวัสดุเฟร์โรอิเล็กทริกสามารถเกิดโพลาไรเซชันได้เองกล่าวคือไดโพลสามารถเกิดการกลับขั้ว เองได้เมื่อมีการให้สนามไฟฟ้าเข้าไป วัสดุเฟร์โรอิเล็กทริกเป็นวัสดุที่มีสมบตั ิโดดเด่นหลายด้าน เช่น มีค่าความเครียดสูงในช่วงสนามไฟฟ้าต่า วัสดุเฟร์โรอิเล็กทริกเหมาะกับการนาไปประยุกต์ใช้ หลากหลาย เช่น ตัวรับรู้ และตัวขับเร้า สาหรับตัวขับเร้านั้นก็คือทรานดิวเซอร์ กล่าวคือเมื่อมีการ ส่งผ่านพลังงานจากภายนอกสู่อุปกรณ์มีผลทา ให้เกิดการเปลี่ยนแปลงระยะทางหรือแรงที่เกิดขึ้น สาหรับพฤติกรรมความเครียดของวัสดุเฟร์โรอิเล็กทริกซึ่งมีความสัมพันธ์กับสนามไฟฟ้าเป็นผลมา จาก 2 ปรากฏการณ์คือ ปรากฏการณ์เพียโซอิเล็กทริก และปรากฏการณ์อิเล็กทรอสติกทีฟ สาหรับ งานวิจัยนี้มุ่งประเด็นเพื่อศึกษาเซรามิกเฟร์โรอิเล็กทริกที่ไม่มีตะกั่วเป็นฐาน และมีตะกั่วเป็นฐาน โดยปรับเปลี่ยนปัจจัยต่างๆประกอบด้วย ขนาดเกรน เฟส โครงสร้างผลึก และอุณหภูมิ ลักษณะเฉพาะของความเครียดและสมบัติเฟร์โรอิเล็กทริกของเซรามิกแบเรียมไทเทเนต ซินเตอร์ที่อุณหภูมิ 1350, 1375 และ 1400 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 2 ชั่วโมง ซึ่งได้รับอิทธิพลจาก ขนาดของเกรน พบว่าเมื่อทา การเพิ่มอุณหภูมิซินเตอร์ขึ้นเป็นผลให้ขนาดของเกรนเพิ่มขึ้น การ เปลี่ยนแปลงสมบัติเฟร์โรอิเล็กทริกของเซรามิกเป็นผลมาจากอิทธิพลของขนาดเกรน ค่าความเครียด สูงสุดซินเตอร์ 1350 องศาเซลเซียสมีค่าเท่ากับ 0.064% และค่าคงที่ของเพียโซอิเล็กทริกมีค่าเท่ากับ 250.5 พิโคเมตรต่อโวลต์ สรุปได้ว่าขนาดเกรนส่งผลต่อสมบัติไดอิเล็กทริก เฟร์โรอิเล็กทริก และ ลักษณะเฉพาะของความเครียด ลักษณะเฉพาะของความเครียด และสมบัติเฟร์โรอิเล็กทริกของเซรามิกแบเรียมไทเทเนต ซินเตอร์ที่อุณหภูมิ 1375 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 1, 2, 4, 6 และ 8 ชั่วโมง ซึ่งได้รับอิทธิพลจากการ รวมกันของเฟส และโครงสร้างจุลภาค พบว่าการเพิ่มขึ้นของเฟสคิวบิกมีผลทา ให้เกิดอุณหภูมิการ เปลี่ยนเฟสลดลง ลักษณะรูปร่างของวงวนฮิสเทอรีซิสมีแนวโน้มลดลงเนื่องจากพฤติกรรมของการ ผสมกันระหว่างเฟสคิวบิกและเตตระโกนอล สมบัติเฟร์โรอิเล็กทริกเป็นผลมาจากขนาดของเกรน และเฟสคิวบิกในเฟสผสม สาหรับลักษณะเฉพาะของความเครียดไม่สามารถอธิบายได้เนื่องลักษณะ สัญญาณที่วัดออกมาได้ไม่ดีเนื่องจากรูพรุนในเซรามิก ลักษณะเฉพาะของความเครียด และสมบัติเฟร์โรอิเล็กทริกของเซรามิกแบเรียมไทเทเนตเชิง พาณิชย์ขึ้นกับอุณหภูมิ พบว่า สมบัติเฟร์โรอิเล็กทริกมีค่าลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นเป็นผลมาจาก โดเมน 90o สามารถเคลื่อนที่ได้ง่ายกว่าโดเมน 180o สาหรับค่าความเครียดสูงสุดเกิดขึ้นที่ อุณหภูมิ 120 องศาเซลเซียสโดยมีค่าประมาณ 0.148% ลักษณะปีกผีเสื้อเปลี่ยนแปลงไปเป็นลักษณะควอดราติก และการลดลงของพื้นที่ฮิสเทอรีซิสไปสู่ความสัมพันธ์แบบเชิงเส้นเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงจาก เฟสเฟร์โรอิเล็กทริกไปสู่พาราอิเล็กทริก ลักษณะเฉพาะของความเครียด และสมบัติเฟร์โรอิเล็กทริกของเซรามิกแบเรียมไทเทเนตที่เจือ ด้วยเซอร์โคเนียในอัตราส่วนร้อยละ 5 ต่อโมลซึ่งขึ้นกับอุณหภูมิ พบว่าช่วงอุณหภูมิ 40 ถึง 60 องศา เซลเซียสค่าการลดลงของโพลาไรเซชันที่ค่อนข้างสูง ลักษณะวงวนที่บางลง และโพลาไรเซชันอิ่มตัว เป็นผลมาจากการหมุนผสมกันของโดเมน 90o และโดเมน 180o แต่การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิทา ให้ สมบัติเฟร์โรอิเล็ทริกมีค่าลดลงเนื่อจากโดเมน 90o สามารถเคลื่อนที่ได้ง่ายกว่า ลักษณะเฉพาะของ ความเครียดที่เกิดขึ้นเป็นความสัมพันธ์แบบควอดราติก ที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียส มีค่าความสูงสุด คือ 0.180% ค่าคงที่เพียโซอิเล็กทริกสูงสุดคือ 179.8 พิโคเมตรต่อโวลต์ และมีค่าความไม่สมมาตร สูงสุดคือ 0.006% เป็นผลมาจากการเปลี่ยนเฟสจากเฟสออโธรอมบิกไปเป็นเฟสเตตระโกนอล เพื่อสังเกตลักษณะเฉพาะของความเครียด และสมบัติเฟร์โรอิเล็กทริกของเซรามิกพีแอลแซทที 9/Zrx/Ti100-x เมื่อ x เท่ากับร้อยละ 70, 65, 60, 55 และ50 ต่อโมลซึ่งเผาซินเตอร์แบบสองขั้นพบว่า ที่อุณหภูมิห้องพฤติกรรมความเครียด และสมบัติเฟร์โรอิเล็กทริก เป็นผลมาจากอัตราส่วนของ Zr/Ti สาหรับอุณหภูมิที่มีผลต่อเซรามิกพีแอลแซทที 9/Zrx/Ti100-x ในช่วง 30 ถึง 140 องศาเซลเซียส แสดงการลดลงของความเครียด และวงวนโพลาไรเซชัน (จากวงวนที่บางไปสู่ความสัมพันธ์แบบเชิง เส้น) เมื่อมีการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิเป็นผลมาจากการเปลี่ยนเฟสจากเตตระโกนอลไปเป็นรอมโบฮิ ดรอลและเปลี่ยนไปเป็นพาราอิเล็กทริกเฟสen_US
Appears in Collections:SCIENCE: Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
600551013 ณฤทธิ์ ฝั้นสืบ.pdf8.26 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy


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