การปรับปรุงสมบัติทางเทอร์โมอิเล็กทริกของ CuAlO2 ดีลาฟอสไซต์ โดยวิธี Liquid Phase Sintering
Keywords:
วัสดุเทอร์โมอิเล็กทริก, โครงสร้างดีลาฟอสไซต์ CuAlO2, ปรากฏการณ์ Liquid Phase Sintering, thermoelectric material, CuAlO2 delafossite, liquid phase sintering phenomenaAbstract
บทความนี้ได้ศึกษาการปรับปรุงสมบัติทางเทอร์โมอิเล็กทริกของ CuAlO2 โดยการเติม Ag2O ปริมาณ ในช่วง 0.0-6.0% โดยน้ำหนัก โดยใช้เทคนิค Solid State Reaction จากการผสมผง Cu2O, Al2O3 และ Ag2O เข้าด้วยกัน และอัดเป็นแท่งสี่เหลี่ยม สารตัวอย่างก่อนการเผาถูกนำไปวิเคราะห์สมบัติเชิงความร้อนด้วยเทคนิค Differential Scanning Calorimeters (DSC) พบว่า ผลการเติม Ag2O เข้าไปในสารตัวอย่างจะเกิดการหลอมเหลวของโลหะ Ag ในช่วงอุณหภูมิ 1203–1233 K ตามด้วยการเกิดโครงสร้าง ดีลาฟอสไซต์ CuAl2O ที่ช่วงอุณหภูมิ 1300-1325 K จากนั้นสารตัวอย่างถูกนำไปเผาที่อุณหภูมิ 1373 K ในอากาศจากการวิเคราะห์สมบัติเชิงโครงสร้างด้วยเทคนิค X-ray diffraction (XRD) และ Scanning Electron Microscope (SEM) พบว่าสารตัวอย่างมีโครงสร้างหลักเป็นโครงสร้างดีลาฟอสไซต์ CuAlO2 และผลการเติม Ag2O จะพบโครงสร้างของ Ag แยกออกจากโครงสร้าง CuAlO2 โดยสารตัวอย่างที่เติม Ag2O จะมีขนาดเกรนใหญ่กว่าสารตัวอย่างที่ไม่ได้เติม Ag2O ซึ่งกลไกของการเกิดปฏิกิริยาสามารถอธิบายได้ด้วยปรากฏการณ์ Liquid Phase Sintering จากการวิเคราะห์สมบัติเทอร์โมอิเล็กทริกพบว่า สารตัวอย่างที่เติม Ag2O มีค่าการนำไฟฟ้าสูงขึ้น และมีค่าสัมประสิทธิ์ซีเบคต่ำกว่าสารตัวอย่างที่ไม่ได้เติม Ag2O โดยสารตัวอย่างมีค่าเพาเวอร์แฟคเตอร์ (PF) มากที่สุด เท่ากับ8.03×10-5 Wm-1K-2 ที่อุณหภูมิ 873 K
Improvement the Thermoelectric Properties of Delafossite CuAlO2 by Liquid Phase Sintering Method
In this research, thermoelectric properties of CuAlO2 compounds were developed by addition of Ag2O in the range of 0.0–0.6 %wt., using solid state reaction technique. The compounds were prepared from mixtures of Cu2O, Al2O3 and Ag2O3 powders which were ground and then pressed into rectangular bar samples. Thermal properties of the Ag2O additional samples were analyzed by Differential Scanning Calorimeters (DSC). Two reaction temperatures were found from DSC, i.e. Ag melted reaction in 1203–1233 K and CuAlO2 delafossite formation in 1300-1325 K. After that the samples were sintered in the atmosphere at 1373 K. The crystalline structure of the samples were analyzed by X-ray diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscope (SEM). The main structure of the samples were CuAlO2 delafossite and the samples were found the segregration of Ag suround CuAlO2 structure. The samples with addition of Ag2O show a larger grain size compared with that of the sample without addition of Ag2O. The grain growth mechanism of the sample can be explained by liquid phase sintering phenomena. Thermoelectric properties of the samples were then performed. The samples with addition of Ag2O yield the higher electrical conductivity and the lower seebeck coefficient than that of the sample without addition of Ag2O. The highest power factor (PF) of the sample was 8.03×10-5 Wm-1K-2 at measuring temperature of 873 K.