دانلود پایان نامه ارشد : سنتز و بررسي خواص ترموالکتریکی نانوپودر NaCo2O4

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته فیزیک

عنوان : سنتز و بررسي خواص ترموالکتریکی نانوپودر NaCo2O4

دانشگاه فردوسی مشهد

دانشکده علوم پایه

 گروه فیزیک

عنوان:

سنتز و بررسي خواص ترموالکتریکی نانوپودر

NaCo2O4

 

استاد راهنما :

دكتر احمد كمپاني

 

 

استاد مشاور:

 دکتر سيد محمد حسيني

تیرماه 1389

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

در اين پژوهش، نانوپودر سراميكي با تركيب NaCo2O4  به روش احتراق ژل تهيه و سپس تأثير­­دماي تكليس بر­ ويژگيهای ساختاری­ نمونه­ بوسیله پراش پرتوي X (XRD)، ميكروسكوپ الكتروني (TEM) و طيف سنجي مادون قرمز تبديل فوريه (FTIR) بررسی شده است. نتایج حاصل از پراش پرتوي X نشان می دهد که در دماي تکلیس ˚C800 ساختار هگزاگونال به طور کامل شکل گرفته است. پارامتر شبكه با استفاده از طيف XRD و نرم افزار Celref برای دمای ˚C800 محاسبه شده است. اندازه دانه­ها به كمك رابطه شرر ،63/76 نانومتر و با استفاده از تصويرTEM ،40 نانومتر بدست آمد. در طيف FTIR مربوط به این تركيب، دو قله جذبي ديده مي­شود كه مربوط به پيوندهاي فلز- اكسيژن (M-O) در این ساختار است و در اينجا (M=Na, Co) مي­باشد.

در بخش دوم پايان نامه، كه مربوط به بررسي ویژگی ترمو الکتریکی این نانوپودر مي­باشد، نمونه تکلیس شده در دماي˚C 800 انتخاب كرديم . نمودار تغييرات مقاومت ويژه بر حسب دما  نشان می دهد که مقاومت ويژه با افزايش دما افزایش مي يابد و در نتیجه نمودار رسانندگی الکتریکی بر حسب دما روند کاهشی دارد . در نمودار رسانندگی گرمایی بر حسب دما شاهد افزایش رسانندگی گرمایی نسبت به دما هستیم. مقدار نسبی ضریب سیبک اندازه گیری شده برابر51 /96 میکرو ولت بر کلوین بدست آمد و در نهایت نمودار ضریب سیبک بر حسب دما رسم شده است که نشان می دهد با افزایش دما مقدار آن افزایش می‌یابد.

Abstract

 

In this work, nanopowders of NaCo2O4 were first prepared, using the gel-combustion process.The effects of the calcination temperature on the structure were studied. The characterization of the samples were carried out by XRD, TEM techniques and also by Fourier Transformation Infrared (FTIR) Specteroscopy. The XRD patterns show that the hexagonal structure of  NaCo2O4 composition is completed at the calcination temperature of 800°C. The average size of the particles was estimated using the Scherrer relation and compared with the result obtained by TEM.

In order to investigate the thermoelecteric behaviour of the sample calcinated at 800°C, the variation of the electrical resistivity and the thermal conductivity against temperature were measured. The relative value of Seebeck coefficient obtained for this sample was found to be 96.51 μV/K. It was also revealed that the Seebeck coefficient increases with temperature

فهرست مطالب
فصل اول: مقدمه¬ای بر پدیده ترموالکتریک
1-1 : مقدمه 2
1-2 : اثر سیبک 5
1 -2-1 : عدد شایستگی 6 1-2-2 : نحوه عملکرد یک قطعه ترموالکتریک 7
1- 2-3 : کاربرد اثر سیبک 9
1 -2-4 : تعیین ماده ترموالکتریک مناسب 10
1-3 : اثر پلتیه 11
1-4 : اثر تامسون 12
1-4-1 :روابط كلوين 13

فصل دوم: سرامیک¬ها
2-1 : مقدمه 19
2-2 : طبقه‌بندی سرامیک‌ها 20
2-2-1 : سرامیک¬ های سنتی 20
2-2-2 : بیوسرامیک 20
2-2-3 : سرامیک¬های الکترونیکی 21
2-3 : کاربردهای مختلف مواد سرامیکی 23
2-4 : نانو سرامیک 24

فصل سوم: نانوذرات و روش¬های ساخت آن
3-1 : مقدمه 27
3-2 : كاربردهاي نانوذرات 29
3-3 : نانو ذرات سرامیکی 30
3-3-1 : كاربردهای نانوذرات سرامیکی 30
3-4 : روش¬هاي سنتز نانوذرات 31
3-4-1 : روش سنتز از فاز بخار شیمیایی 32
3-4-2 : روش همرسوبی 33
3-4-3 : روش شيميايي سل- ژل 33
3-4-4 : اجزای محلول سل – ژل 36
3-4-5 : مزایا و محدودیت¬های روش سل- ژل 38

فصل چهارم: کارهای آزمایشگاهی و تهیه نانوپودر NaCo2O4
4-1 : مقدمه 40
4-2 : ساخت نانوپودر NaCo2O4 41
4-2-1 : روش احتراق ژل 41
فصل پنجم : نتایج اندازه¬گیری و مشخصه¬یابی نمونه¬ها¬
5-1 : مقدمه 49
5-2 : بررسی تاثیر دمای تفجوشی بر ساختار نانو پودر NaCo2O4 50
5-3 : بررسي خواص ترموالکتریکی تركيب NaCo2O4 54
5-3-1 : اندازه¬گيري تغييرات مقاومت – ¬دما در تركيب NaCo2O4 56
5-3-2 : اندازه¬گيري تغييرات رسانندگی گرمایی –¬ دما در تركيب NaCo2O4 58
5-3-3 اندازه¬گيري ضریب سیبک در تركيب NaCo2O4 59
5-3-4 اندازه¬گيري تغییرات ضریب سیبک بر حسب دما در تركيب NaCo2O4……………60

5-4 : جمع بندي نتايج 63
5-5 : پيشنهادها 64
پیوست : مقاله

مقدمه

اثر ترموالکتریک1 عبارت است از: توليد جريان الكتريكي دریک رسانا به سبب اختلاف دما بين دو نقطه در آن.  Thermoاز واژ­ه­ي يوناني thermos   به معنی گرما گرفته شده و electric صفت نسبي Electricity به  معني برق است. ترموالکتریسیته، همانطور که از نام آن بر می‌آید، به پدیده‌هایی اشاره دارد که انرژی گرمایی والکتریسیته را شامل می­شود.

در سال 1821 دانشمندي به نام سیبک1 اولين گزارش مربوط به مشاهدات اثرات ترموالکتريکي را به فرهنگستان علوم  پروسيان2 ارائه کرد. وي با گرم کردن محل اتصال دو رساناي نامتجانس توانسته بود بين دو سر ديگر آنها يک اختلاف پتانسيل ايجاد کند. علي رغم اينک سیبک فهم کاملي از اين آزمايشات نداشت و نمي توانست اين اثرات را به خوبي توجيه کند، اما توانست اثرات ترموالکتريکي را در رساناهاي مختلف دیگر مشاهده کند.

13 سال بعد، يک ساعت ساز فرانسوي به نام پلتيه3 نتايج کم و بيش مشابهي را ارائه کرد و دومين اثر ترموالکتريکي را کشف نمود. او نشان داد که هر گاه جريان الکتریکی از محل اتصال دو رساناي متفاوت عبور داده شود، بسته به جهت جريان، فرآیند جذب يا توليد گرما انجام مي­شود. بايد توجه داشت که اين اثر کاملاً با اثر گرما مقاومتي ژول  تفاوت دارد. پلتيه هم همانند سیبک به طور کامل نتوانست ماهيت فيزيکي نتايج بدست امده را توضيح دهد،اما در سال 1838، لنز4 نشان داد که آب در محل اتصال بيسموت- آنتیموان مي­توانست يخ ببندد و چنانچه جهت جريان عوض مي­شد يخ توليد شده ذوب مي­شد.

تامسون5 که بعداً به لرد کلوين معروف شد، متوجه شد که مي­بايست بين اثر سیبک و اثر پليته ارتباط وجود داشته باشد. او توانست اين ارتباط را با استفاده از مباحث مربوط به ترموديناميک مشخص و نتيجه­گيري کند که بايد يک اثر سوم ترموالکتريکي (که امروزه به اثر تامسون معروف است) نيز موجود

 

 

 

باشد. اين اثر سوم ترموالکتريکي بدين معني است که فرايند گرمايش يا سرمايش مي­تواند در رساناي همگن اتفاق بيافتد، اگر يک جريان الکتريکي در جهت گراديان دمايي در آن وجود داشته باشد.

علي رغم اين واقعيت که اثرات ترموالکتريکي براي مدت زمان طولاني شناخته شده است اما استفاده عملي از اين اثرها تنها در چند دهه گذشته با ساخت ترموکوپل براي اندازه گيري دما و مجوعه­ای از ترموکوپل به نام ترموپایل براي آشکارسازي انرژي تابشي انجام شد. در هر دو وسیله فوق از اثر سیبک استفاده مي­شود که در آن توليد الکتريسيته توسط گرما انجام مي­شود. در ابتدا ترموکوپل­های ساخته شده داراي حساسيت بسيار پايين بودند اما امروزه با پيشرفت فن آوری ساخت مدار بهتر، حساسيت اين ابزارها بسيار بالاست.

نظريه اساسي مربوط به توليد و فرايند سرد سازي اولين بار به طور رضايت بخشي توسط آلتن کرش1 مطرح شد. او نشان داد که براي مقاصد کاربردي مواد مورد استفاده مي­بايست داراي ضريب ترموالکتريکي بالا باشند. ضمناً لازم بود که رسانندگي الکتريکي آنها نيز بالا باشد تا گرماي ژول کمينه باشد. ويژگي سوم اين مواد آن است که بايد داراي رسانندگي گرمايي پاييني باشند تا افت انتقال گرما در آنها کم باشد.به هر حال شناخت ویژگیهای مواد و کشف موادی که داراي خصوصيات بالا باشند خود مساله­اي پيچيده بود و محققان زيادي براي دستيابي به چنين موادی تحقيقات زيادي انجام دادند که نتيجه آن دستيابي به مواد نيمرسانا به جاي رسانا، بود که اثرات ترموالکتريکي را به صورت بهتر در مقايسه با رساناها از خود نشان مي­دهند. امروزه استفاده از چنین موادی امکان ساخت مدارها و سرد کننده­هاي ترموالکتريکي با راندمان بالا را ممکن ساخته است.

تعداد صفحه : 81

قیمت : 14700 تومان

———–

——-

پشتیبانی سایت :               serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  --