ผลของวิธีการสังเคราะห์ต่อสมบัติเทอร์โมอิเล็กทริกของเซรามิกโซเดียมโคบอลเทต

Abstract

อุปกรณ์เทอร์โมอิเล็กทริก หรือเรียกว่าอุปกรณ์ผันไฟฟ้าจากความร้อน ประกอบด้วยวัสดุที่มีสมบัติในการเปลี่ยนพลังงานความร้อนเป็นพลังงานไฟฟ้า และในทางกลับกันก็สามารถที่จะเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานความร้อนได้ วัสดุเทอร์โมอิเล็กทริกจึงเป็นวัสดุที่สามารถนำความร้อนที่เหลือทิ้งกลับมาใช้ใหม่อย่างคุ้มค่าได้ อีกทั้งยังเป็นพลังงานสะอาดอีกด้วย งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อที่จะพัฒนาประสิทธิภาพของวัสดุเทอโมอิเล็กทริกประเภทออกไซด์เซรามิก โดยศึกษาผลของวิธีการสังเคราะห์วัสดุเซรามิกโซเดียมโคบอลเทตที่ต่างกัน 2 วิธีคือ วิธีผสมผงแบบดั้งเดิมหรือวิธีการเกิดปฏิกิริยาที่สถานะของแข็งโดยใช้โซเดียมคาร์บอเนตผสมกับโคบอลต์ออกไซด์ และวิธีโซลเจลที่ใช้โซเดียมไนเตรต โคบอลต์ไนเตรต กรดซิตริกและเอธิลีนไกลคอลเป็นสารตั้งต้น โดยพิจารณาตัวแปรที่มีอิทธิผลต่อประสิทธิภาพทางเทอร์โมอิเล็กทริก ได้แก่ อุณหภูมิเผาแคลไซน์ ขนาดอนุภาค อุณหภูมิเผาผนึก องค์ประกอบเฟส ความหนาแน่นและความพรุนตัว นำชิ้นงานทั้งหมดมาทดสอบสมบัติทางเทอร์โมอิเล็กทริก อันได้แก่ วัดค่าสภาพต้านทานไฟฟ้าและสัมประสิทธิ์ซีเบ็คด้วยเครื่อง ZEM-2 และวัดสภาพนำความร้อนด้วยเทคนิค Laser flash ในช่วงอุณหภูมิห้องจนถึง 700℃ เพื่อเปรียบเทียบสมบัติทางเทอร์โมอิเล็กทริกของวัสดุ จากการทดลองพบว่าการเตรียมสารด้วยวิธีผสมผงแบบดั้งเดิม ใช้อุณหภูมิเผาแคลไซน์ 850℃ เป็นเวลา 12 ชั่วโมง บดมือด้วยโกร่งอะเกตแล้วเผาผนึกที่อุณหภูมิ 910℃ ให้ค่าทางเทอร์โมอิเล็กทริก ZT สูงสุดเท่ากับ 0.239 ที่อุณหภูมิทดสอบ 700℃ และการสังเคราะห์ด้วยวิธีโซลเจลใช้อุณหภูมิเผาแคลไซน์ 850℃ เป็นเวลา 12 ชั่วโมง เผาผนึกที่อุณหภูมิ 890℃ ให้ค่าทางเทอร์โมอิเล็กทริกสูงสุดในตัวอย่างทั้งหมดที่สังเคราะห์ด้วยวิธีโซลเจลโดยมีค่า ZT สูงสุดเท่ากับ 0.132 ที่อุณหภูมิทดสอบ 600℃