Proceeding2562

1276 การประชุมวิชาการระดับชาติมหาวิทยาลัยทักษิณ ครั้งที่ 29 ประจ�ำปี 2562 วิจัยและนวัตกรรมเพื่อการพัฒนาที่ยั่งยืน 3 บทนํา ในปัจจุบันสารเพียโซอิเล็กทริกเซรามิกได้รับความสนใจเป็นอย่างมากในการนํามาประดิษฐ์เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เนื่องด้วย สารเซรามิกแสดงสมบัติทางเพียโซอิเล็กทริกอย่างโดดเด่น สามารถเปลี่ยนพลังงานกลไปเป็นพลังงานไฟฟ้าและพลังงานไฟฟ้า เป็นกลได้ รวมไปถึงสามารถช่วยลดขนาดของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ให้มีขนาดเล็กลง สารเพียโซอิเล็กทริกเซรามิกจึงเป็นวัสดุ ที่ถูกนํามาใช้ประโยชน์ในเชิงอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์อย่างแพร่หลาย เช่น ตัวเก็บประจุ (Capacitor) เซ็นเซอร์ (Sensor) และแอคทูเอเตอร์ (Actuator) เป็นต้น งานวิจัยนี้จึงได้มีการประดิษฐ์เซรามิกแบบไร้สารตะกั่วซึ่งเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม โดยได้เลือกใช้สาร Bismuth sodium titanate, Bi 0.5 Na 0.5 TiO 3 (BNT) เป็นวัสดุเฟอโรอิเล็กทริก มี Bi 3+ และ Na + ไอออน ในตําแหน่ง A-site ของโครงสร้าง แบบ ABO 3 perovskite เป็นโครงสร้างแบบ Rhombohedral มีอุณหภูมิคูรีสูง (T c =320°C) และมีสถานะเป็นของแข็งที่ อุณหภูมิห้อง จากการศึกษางานวิจัยที่ผ่านมาพบว่า ได้มีการพัฒนาสมบัติทางไฟฟ้าของบิสมัทโซเดียมไททาเนตด้วยสารอื่น หลายชนิด เช่น Pb 3 O 4 [1], Ce [2], Gd [3] เป็นต้น ซึ่งพบว่าสามารถปรับปรุงสมบัติทางไฟฟ้าให้ดีขึ้นได้ ทั้งนี้จะขึ้นอยู่กับชนิด และปริมาณของสารเติมที่เลือกใช้ โดยในเบื้องต้นจะทําการพัฒนาสมบัติทางกายภาพของเซรามิก BNT ด้วยอนุภาคขนาดนา โนนีโอดีเมียมออกไซด์ ในอัตราส่วนต่างๆ โดยโครงงานวิจัยนี้ได้ทําการศึกษาการเปลี่ยนเฟส โครงสร้างทางจุลภาคและศึกษา อิทธิพลของสภาวะการเตรียมและอัตราส่วนของการเติมนีโอดีเมียมออกไซด์ว่ามีผลต่อลักษณะเฉพาะของเซรามิกฺบิสมัทโซเดียม ไททาเนต ซึ่งคาดว่างานวิจัยนี้จะเป็นประโยชน์และชี้แนวทางในการนําไปวิจัยและพัฒนาต่อได้ในอนาคต เพื่อที่จะสามารถ พัฒนาสมบัติทางไฟฟ้าของสารเฟอร์โรอิเล็กทริกที่ดียิ่งขึ้น เพื่อผลิตวัสดุทางเลือกใหม่สําหรับอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ต่อไป อีกทั้งงานวิจัยนี้จะช่วยเพิ่มพูนความรู้ ความเข้าใจอย่างลึกซึ้งในส่วนของกระบวนการผลิตเซรามิกบิสมัทโซเดียมไททาเนตที่เติม อนุภาคนาโนนีโอดีเมียมออกไซด์ วิธีดําเนินการ วิธีการเตรียมผงบิสมัทโซเดียมไททาเนตด้วยเจือนีโอดีเมียมออกไซด์ เริ่มจากการนําสารตั้งต้นมาบดผสมกันที่อัตรา ส่วนผสม (BNT/xNd) โดย x= 0.5, 1 และ1.5 ร้อยละโดยน้ําหนัก ผ่านกระบวนการบดผสมสารที่มีพลังงานในการบดผสมสูงเป็น เวลา 60 นาที นําสารที่ได้ไปเผาแคลไซน์ที่อุณหภูมิ 750 องศาเซลเซียส แล้วนําไปขึ้นรูปโดยใช้เครื่องอัดไฮโดรลิก เผาซินเตอร์ที่ อุณหภูมิ 1,100 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 ชั่วโมง ด้วยอัตรา การเผาขึ้นลงที่ 5 องศาต่อนาที หลังจากนั้นนําสารเซรามิกที่เตรียม ได้ไปศึกษาสมบัติทางกายภาพ เช่น ลักษณะของสี ก่อนเผาหลังเผาซินเตอร์ ตรวจสอบค่าการหดตัว ค่าความหนาแน่น และศึกษา โครงสร้างทางจุลภาคด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด ผลการวิจัยและอภิปรายผลการวิจัย 1. ผลการเตรียมผงบิสมัทโซเดียมไททาเนตที่เจือด้วยนีโอดีเมียมออกไซด์ 1.1 ผลการตรวจสอบสมบัติทางกายภาพของผงบิสมัทโซเดียมไททาเนตที่เจือด้วยนีโอดีเมียมออกไซด์ ออกไซด์ เมื่อนําผง BNT/xNd ลักษณะเป็นสีขาวอมเหลือง ดังภาพที่ 1.1(a) เผาแคลไซน์ที่อุณหภูมิ 750 องศาเซลเซียส พบว่า สีมีความเข้มเพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มปริมาณสารเจือ Nd 2 O 3 แสดงดังภาพที่ 1.1(b)-(e)