การศึกษาการทำแบบจำลองการระเหยสารด้วยเลเซอร์บนตะกั่วเทลลูไรด์
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาการสร้างแบบจำลองการระเหยสารด้วยเลเซอร์ (Laser Ablation) บนวัสดุเทอร์โมอิเล็กทริกคือ ตะกั่วเทลลูไรด์ (Lead Telluride: PbTe) การเปลี่ยนของอุณหภูมิเกิดจากการระเหยด้วยลำแสงเลเซอร์บน PbTe เป็นการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์โดยใช้ระเบียบวิธีการไฟไนต์เอลิเมนต์ ด้วยโปรแกรม COMSOL Multiphysics 5.5 และ ANSYS 2021 R1 ในการทำวิจัยกำหนดให้กำลังของเลเซอร์มีการเปลี่ยนแปลงระหว่าง 10 ถึง 40 W ในขณะที่ความเร็วในการเคลื่อนที่ของเลเซอร์มีการเปลี่ยนแปลงจาก 1000 ถึง 4000 rpm ผลการสร้างแบบจำลองพบว่า ที่ความเร็วในการเคลื่อนที่ของเลเซอร์ค่าหนึ่ง อุณหภูมิบน PbTe เพิ่มขึ้น เมื่อกำลังของเลเซอร์เพิ่มขึ้น เช่นเดียวกันที่ให้กำลังของเลเซอร์คงที่ อุณหภูมิสูงสุดลดลงเมื่อความเร็วในการเคลื่อนที่ของเลเซอร์เพิ่มขึ้น แหล่งความร้อนเคลื่อนที่แบบจุด (Moving Point Heat Source) ของเลเซอร์ที่ 20 W ให้อุณหภูมิสูงสุดสูงกว่าจุดหลอมเหลวของ PbTe เล็กน้อย อาจส่งผลในการสร้างอนุภาคนาโนของ PbTe ทั้งสองโปรแกรมมีเปอร์เซ็นต์ความแตกต่างกันไม่ถึง 10 % จึงสามารถใช้ในการสร้างและพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของการระเหยสารด้วยเลเซอร์ให้สมบูรณ์และดียิ่งขึ้นไปอีก
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
เอกสารอ้างอิง
Chubilleau, C., Lenoir, B., Migot, S., and Dauscher, A. (2011). Laser Fragmentation in Liquid Medium: A New Way for the Synthesis of PbTe Nanoparticles. Journal of Colloid and Interface Science. Vol. 357, Issue 1, pp. 13-17. DOI: 10.1016/j.jcis.2011.01.057
Kosalathip, V., Dauscher, A., Lenoir, B., Migot, S., and Kumpeerapun, T. (2008). Preparation of Conventional Thermoelectric Nanopowders by Pulsed Laser Fracture in Water: Application to the Fabrication of a pn Hetero-Junction. Applied Physics A. Vol. 93, pp. 235-240. DOI: 10.1007/s00339-008-4650-8
Phae-ngam, W., Suchat, S., Kumpeerapun, T., and Kosalathip, V. (2014). Influence of Air Annealing on the Structural, Morphology and Optical Properties of ZnSe Thin Films by CW-CO2 Laser Evaporation. Advanced Materials Letters. Vol. 9, Issue 5, pp. 496-500. DOI: 10.5185/amlett.2014.4577
Samantaray, M., Sahoo, S., and Thatoi, D. (2018). Computational Modeling of Heat Transfer and Sintering Behavior During Direct Metal Laser Sintering of AlSi10Mg Alloy Powder. Comptes Rendus Mecanique. Vol. 346, Issue 11, pp. 1043-1054. DOI: 10.1016/j.crme.2018.08.006
Indhu, R., Loganathan, S., Vijayaraghavan, L., and Soundarapandian, S. (2018). A Study on Continuous Beam Laser Welding of Dissimilar Materials Using Multi-Physics Simulation. Materials Science. COMSOL Conference 2020
Said-Bacar, Z., Leroy, Y., Antoni, F., Slaoui, A., and Fogarassy, E. (2011). Modeling of CW Laser Diode Irradiation of Amorphous Silicon Films. Applied Surface Science. Vol. 257, Issue 12, pp. 5127-5131. DOI: 10.1016/j.apsusc.2010.11.025
Luo, D., Wang, R., Yan, Y., Sun, Z., Zhou, W., and Ding, R. (2021). Comparison of Different Fluid-Thermal-Electric Multiphysics Modeling Approaches for Thermoelectric Generator Systems. Renewable Energy. Vol. 180, pp. 1266-1277. DOI: 10.1016/j.renene.2021.09.033
Phae-Ngam, W., Kosalathip, V., Kumpeerapun, T., Limsuwan, P., and Dauscher, A. (2011). Preparation and Characterization of Tellurium Nano-particles by Long Pulsed Laser Ablation. Advanced Materials Research. Vol. 214. pp. 202-206. DOI: DOI:10.4028/www.scientific.net/AMR.214.202
Caiazzo, F. and Alfieri, V. (2018). Simulation of Laser Heating of Aluminum and Model Validation via Two-Color Pyrometer and Shape Assessment. Materials. Vol. 11, Issue 9, p. 1056. DOI: 10.3390/ma11091506
El-Sharkawy, A. A., Abou EI-Azm, A. M., Kenawy, M. I., Hillal, A. S., and Abu-Basha, H. M. (1983). Thermophysical Properties of Polycrystalline PbS, PbSe, and PbTe in the Temperature Range 300-700 K. International Journal of Thermophysics. Vol. 4, pp. 261-269
Hwang, J. -Y., Kim, E. S., Hasan, S. W., Choi, S. -M., Lee, K. H., and Kim, S. W. (2015). Reduction of Lattice Thermal Conductivity in PbTe Induced by Artificially Generated Pores. Advances in Condensed Matter Physics. Vol. 2015, pp. 1-6. DOI: 10.1155/2015/496739
Dughaish, Z. H. (2002). Lead Telluride as a Thermoelectric Material for Thermoelectric Power Generation. Physica B: Condensed Matter. Vol. 322, Issue 1-2, pp. 205-223. DOI: 10.1016/S0921-4526(02)01187-0
Shatma, P., Dubey, A. K., and Pandey, A. K. (2014). Numerical Study of Remperature and Stress Fields in Laser Cutting of Aluminium Alloy Sheet. Procedia Materials Science. Vol. 5, pp. 1887-1896. DOI: 10.1016/j.mspro.2014.07.510
Kosky, P., Balmer, R., Keat, W., and Wise, G. (2013). Exploring Engineering. Academic Press
Hitesh, D. V., Santhanakrishnan, S., Harimkar, S. P., Sandra, K. S. B., and Dahotre, N. B. (2013). One-Dimensional Multipulse Laser Machining of Structural Alumina: Evolution of Surface Topography. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. Vol. 68, pp. 69-83. DOI: 10.1007/s00170-012-4709-8
Phae-ngam, W., Kosalathip, V., Kumpeerapun, T., Limsuwan, P., and Dauscher, A. (2011). Synthesis and Characterize of Bi0.6Sb1.4Te3 Nano-particles from Long Pulsed Laser Ablation. Journal of Applied Sciences. Vol. 11, Issue 21, pp. 3625-3629. DOI: 10.3923/jas.2011.3625.3629
Linsen, S. and Guoquan, S.(2012). Temperature Field Simulation of Laser Drilling in ANSYS. Advances in Intelligent Systems Research. In Proceedings of the 1st International Conference on Mechanical Engineering and Material Science (MEMS 2012). DOI: 10.2991/mems.2012.139
