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

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 بهره گرفتن از طيف XRD و نرم افزار Celref برای دمای ˚C800 محاسبه شده است. اندازه دانه­ها به كمك ارتباط شرر ،63/76 نانومتر و با بهره گرفتن 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.

فصل اول: مقدمه ­ای بر ­پدیده ­ترموالکتریک

1-1- 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 بهره گرفتن 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.

2-1- اثر سیبک

همان طور که قبلا اشاره شد، اثر سيبك توسط  توماس جان سيبك ( 1770-1831) دانشمند آلماني در سال ۱۸۲۲ كشف شد.

 مطابق شكل (1-1) سيبك دو ميله­ي مس و بيسموت را به هم متصل كرد و موازي با ميله­ها عقربه­ي مغناطيسي را قرار داد تا بتواند آزادانه حول محور قائمي بچرخد.

هنگامي كه يك محل اتصال دو فلز به وسيله­ي شعله گرم مي­شد، انحراف عقربه­ي مغناطيسي عبور جريان الکتریکی را در مدار نشان مي­داد. سيبك اين آزمايش را با فلزهاي متفاوت تكراركرد و نتيجه گرفت كه هرگاه اتصا لهاي دو فلز ناهمجنس در دماهاي متفاوت قرار گيرند نيروي محرك الكتريكي (e.m.f) در مدار توليد مي­شود[1].

پس اگر ماده‌ای که حاوی الکترونهای آزاد است در معرض جریان گرمایی قرار بگیرد به طوری که  اختلاف دمای T)∆) در دو طرف آن ایجاد شده، در این صورت با یک اختلاف پتانسیل مدار باز (V∆) روبرو خواهیم شد. برای یک جسم همگن و اختلاف دمای کوچک، ارتباط میان اختلاف پتانسیل  (V∆) و اختلاف دما(T∆)، چنین است.

که در آن،S، ضریب ترمو الکتریک 1یا ضریب سیبک 2نامیده می‌شود. نام اخیر برای نیمرساناها متداول شده است. بدین ترتیب توان گرمایی بیان کننده بزرگی ولتاژ ترموالکتریکی ایجاد شده در مقابل اختلاف دمای موجود در ماده می باشد. یکای ضریب سیبک ولت بر کلوین (V/K) است، اما معمولا این ضریب بر حسب میکرو ولت بر کلوین بیان می­شود و مقادیری بر حسب صدها میکرو ولت بر کلوین، منفی و یا مثبت، نشان دهنده یک ماده ترموالکتریک خوب است. با بهره گرفتن از ارتباط(1-1)،  می‌توان به معادله کلی‌تر زیر رسید[5].

1  Thermoelectric Coefficient

2  Seebeck  Coefficien

1  Seebeck

2  Prussian Accodemy Of Science

3  Peltier

4  Lenz

5  Thomson

1  Altenkirch

1  Thermoelectric Effect                                                                                                                                                 

تعداد صفحه : 81

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

:        ****       [email protected]

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.

***  *** ***

جستجو در سایت : کلمه کلیدی خود را وارد نمایید :

 

 

برچسب ها :