การพัฒนาสารเพียโซอิเล็กทริกเซรามิกสำหรับอุตสาหกรรมและเครื่องมือแพทย์ DEVELOPMENT OF PIEZOELECTRIC CERAMIC FOR INDUSTRIAL AND MEDICAL APPLICATIONS Arunee Chaisawat [et al.] (CONFIDENTIAL)
โดย: Chutima Eamchotchawalit
ผู้แต่งร่วม: Chutima Eamchotchawalit | Saengdoen Doungdaw | Chalermchai Jeerapan | Julaluk Phunnoi | Sittichai Kanchanasutha | Pracha Lao-auyporn | Supranee Laoubon | ชุติมา เอี่ยมโชติชวลิต | แสงเดือน ดวงดาว | เฉลิมชัย จีระพันธุ์ | จุฬาลักษณ์ พันธ์น้อย | สิทธิชัย กาญจนสุทธา | ประชา เหล่าอวยพร | สุปราณี เหล่าอุบล
Language: Thai ชื่อชุด: ภ.46-13 , no.1 (Final report) (CONFIDENTIAL)ข้อมูลการพิมพ์: Pathumthani : Thailand Institute of Scientific and Technological Research, 2022 รายละเอียดตัวเล่ม: 115 p. ชื่อเรื่องอื่นๆ: โครงการวิจัยที่ ภ.46-13 การพัฒนาเทคโนโลยีวิศวกรรมเล็กทริกเซรามิกอุตสาหกรรมและเครื่องมือแพทย์หัวเรื่อง: สารเพียโซอิเล็กทริกเซรามิก | เครื่องมือแพทย์ | อัลตราโซนิกส์สาระสังเขป: This study aimed to develop the piezoelectric material and process for the fabrication of the piezoelectric ceramic for the nebulizer, ultrasonic therapy and the ultrasonic welding machines to replace the imported product. The transducer samples were measured for the electrical and piezoelectric properties before being characterized by EDS and XRD for chemical composition and crystal structure, respectively. The results showed that the transducers used in the ultrasonic nebulizer, ultrasonic therapy and ultrasonic welding were of the similar composition which was lead zirconate titanate. The measured resonance frequencies of the sample for the nebulizer, ultrasound therapy and the ultrasonic welding were 1 MHz, 1-3 MHz, and 25 kHz, respectively. Therefore, in this study the lead zirconate titanate (PZT) at the composition of Zr/Ti about 52/48 was selected. The additives for the lead zirconate titanate were studied for single doped and co-doped. Mixed oxides or solid solution processes were used to prepare the sample. The lead oxide, titanium oxide and zirconium oxide were mixed in the high-density polyethylene ball mill with the zirconia ball as the grinding media. The mixtures were then calculated at 850°C for 4 hrs. The calcined powder was milled into fine powder and pressed into pellets and fired at 1250°C for 2 hrs. The samples were then characterized for the crystal structure, microstructure and evaluated for the electrical and piezoelectric properties. The single doped PZT material using Ba, Ca, Sr and Fe were also studied. The higher amount of the Ba and Sr the higher kp and & were obtained. The high amount of the Sr reduced the mechanical quality factor (Qm) and enhanced the grain growth while Fe promoted the Qm. The results of the co-doped showed suitable electrical and piezoelectric properties compared to the single doped. For the preparation of the transducer for the nebulizer, ultrasonic therapy and ultrasonic welding, the PZT with co-doped were preferred. The optimum composition of the PZT materials was the composition of Pb0.85Ba0.15[(Zr0.52Ti0.48)Fe0.008]O3. The experiment to obtain the suitable resonance frequency for use in the ultrasonic nebulizer. ultrasonic therapy and ultrasonic welding were done by varying the thickness of the sample. The thicker the sample, the lower the resonance frequencies. The PZT pellet with the diameter of 2.0 mm, and 2.0-2.5 mm thickness offered the resonance frequencies of 0.8 to 1 MHz and kp of 0,40 to 0.45 which was suitable for the nebulizer while the PZT pellets with the same diameter but the thickness of 1.0 to 1.5 mm were suitable for the ultrasonic therapy. The optimized shape of the PZT ceramic for ultrasonic welding were donut shape with the outside diameter of 49 mm and the inside diameter of 28 mm with thickness of 6 mm which yielding the dielectric constant of 980, d33 of 305, kp of 0.35 and the resonance frequency of 26 kHz. The obtained properties were comparable to the commercial ones. The PZT samples were then produced as transducers for the use in the prototype of ultrasonic nebulizer, ultrasonic therapy and ultrasonic welding. Moreover, the thick films of the PZT for the ultrasonic application at higher resonance frequency were obtained by the Electrophoretic Deposition process (EPD). In the EPD process the critical process parameters were the dispersion technique and method to stabilize the fine PZT powder in the suspension. The PZT 2-2 composite was also studied using dice and filled technique for the sensor application. The results showed that the orientations of the PZT phase in the resin metric have an influence on the piezoelectric properties.สาระสังเขป: การวิจัยและพัฒนาสารเพียโซอิเล็กทริกเซรามิกสำหรับอุตสาหกรรมและเครื่องมือแพทย์ มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาสารและกระบวนการผลิตสารเพียโซอิเล็กทริกเซรามิกตลอดจนกรรมวิธีในการขึ้นรูปเพื่อใช้ในเครื่องพ่นละอองยา เครื่องอัลตราโซนิกส์กายภาพบำบัดและเครื่อง เชื่อมอัลตราโซนิกส์เพื่อทดแทนการนำเข้าโดยทำการศึกษาสารตัวอย่างจากท้องตลาด ทั้งรูปแบบของเครื่องและ สารเพียโซอิเล็กทริกที่ใช้โดยวิเคราะห์ทางเคมีด้วยเครื่อง EDS การวิเคราะห์โครงสร้างผลึกของสารด้วยเครื่อง XRD และวัดสมบัติทางเพียโซอิเล็กทริก และสมบัติทางไฟฟ้า ในการตั้งเป็นค่าเป้าหมายในการพัฒนาสาร จากการวิเคราะห์ พบว่า สารที่ใช้เป็นสารเพียโซอิเล็กทริกในเครื่องอัลตราโซนิกส์กายภาพบำบัด เครื่องพ่นละอองยา และเครื่องเชื่อมอัลตราโซนิกส์เป็นสารชนิดเดียวกัน คือ สารเลดเซอร์โคเนตไททาเนต และค่าความถี่เรโซแนนซ์สำหรับสารเพียโซอิเล็กทริกที่ใช้ในเครื่องพ่นละอองยา เครื่อง-อัลตราโซนิกส์กายภาพบำบัดและเครื่องเชื่อมอัลตราโซนิกส์ มีค่า 1 เมกะเฮิรตซ์, 1-3 เมกะเฮิรตซ์ และ 25 กิโลเฮิรตซ์ ตามลำดับ จากนั้นได้พัฒนาสารเลดเซอร์โคเนตไททาเนต โดยใช้ส่วน Zr/Ti ที่ 52/48 และแปรค่าตัวเติมทั้งแบบตัวเติมเกี่ยวและตัวเติมผสมทำการเตรียมโดยวิธี mix oxide และ solid state sintering แล้วศึกษาสมบัติทางกายภาพ สมบัติทางไฟฟ้า สมบัติเพียโซอิเล็กทริก และลักษณะจุล-โครงสร้างของสาร พบว่า สารตัวเติมชนิด Sr และแบเรียมให้ผลทางไฟฟ้าใกล้เคียงกันโดยตัวเติม Ba ให้ค่าkp และ สูงขึ้น เมื่อใช้ปริมาณมาก ขณะที่ Sr ให้ค่า Qm ลดลง เมื่อเติมปริมาณมากและ Fe ให้ค่า Qm สูง และการเติม Sr ใน ปริมาณมากจะทำให้ขนาดของเกรนใหญ่ จากนั้นเมื่อศึกษาผลของการเติมตัวเติมชนิดผสม พบว่า ให้ผลทางไฟฟ้าและทางเพียโซอิเล็กทริกที่เหมาะสมกับการใช้งานในเครื่องมือต่างๆ ได้ดีกว่า โดยสูตรที่เหมาะสมกับการใช้ทำเป็นสารเพียโซอิเล็กทริกในเครื่องพ่นละอองยาและเครื่องอัลตราโซนิกส์.
ไม่มีรายการทางกายภาพสำหรับระเบียนนี้
There are no comments on this title.