5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
2.1 Thiết bị nghiên cứu
2.1.1 Thiết bị dùng để chế tạo vật liệu
Máy khuấy từ gia nhiệt (IKA C-MAG HS7) [34].
Máy khuấy này được sử dụng rộng rãi trong phòng thí nghiệm và cả trong cơng nghiệp. Chứng năng chính là giúp cho q trình phân tán vật liệu được tốt hơn. Mấy có thể điều chỉnh đồng thời tốc độ khuấy và nhiệt độ.
Trong quá trình chế tạo vật liệu, chúng tơi sử dụng dịng IKA C-MAG HS7. Ưu điểm của dòng máy này nằm ở sự đồng đều nhiệt độ trên bề mặt và khả năng chống hóa chất. Bộ phận điều khiển nhiệt độ và khuẩy được tách biệt so với bề mặt gia nhiệt nên đảm bảo độ an toàn cho người sử dụng và tăng tuổi thọ sản phẩm.
31
Máy phát siêu âm (Qsonica Q70)
Máy phát siêu âm thường hay sử dụng để phát ra sóng siêu âm dùng để tán nhỏ vật liệu với sự đồng đều rất cao và kích thước rất bé, giúp tăng q trình phân tán vật liệu. Sóng siêu âm, một dạng dao động cơ học lan truyền trong khơng gian có tần số vượt ngưỡng nghe của con người, được ứng dụng khá nhiều trong công nghệ chế tạo vật liệu nhờ khả năng tán nhỏ các thành phần vật liệu và giúp chúng tương tác tốt hơn với nhau. Đối với vật liệu điện – điện tử, điều này có ý nghĩa tiên quyết vì nó quyết định khả năng tương tác điện ở cấp độ nano, giúp hiệu chỉnh các tham số điện của vật liệu để tương thích với từng điệu kiện ứng dụng cụ thể.
Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng máy Q700 - bộ sonicator có cơng nghệ tiên tiến nhất hiện nay. Thiết bị có Màn hình màu LCD lớn hiển thị rõ ràng mọi thông số vận hành và các tùy chọn. Truy cập trực quan và nhanh chóng vào bất kỳ chức năng nào của Sonicator chỉ với một cú chạm đơn giản.
Thông tin của thiết bị sử dụng: Công suất tiêu thụ: 700 Watts Tần số: 20 kHz
Khả năng lập trình: 10 Memories Plus Sequences
32 Lập trình Hẹn giờ: 72 giờ
Có thể điều chỉnh Bật / Tắt: Tần suất 1 giây đến 24 giờ Kích thước (W_L_H): 8 "x 15,25"x 8,5 "
Điện áp: 110V, 50 / 60Hz
2.1.2 Thiết bị dùng để kiểm tra cấu trúc hình thái vật liệu. Kính hiển vi điện tử quét (A FE-SEM S4800 Hitachi, Japan) Kính hiển vi điện tử quét (A FE-SEM S4800 Hitachi, Japan)
Kính hiển vi điện tử quét (tiếng Anh: Scanning Electron Microscope, thường 'Viet tắt là SEM), là một loại kính hiển vi điện tử có thể tạo ra ảnh với độ phân giải cao của bề mặt mẫu vật bằng cách sử dụng một ch ùm điện tử (chùm các electron) hẹp quét trên bề mặt mẫu. Việc tạo ảnh của mẫu vật được thực hiện thông qua việc ghi nhận và phân tích các bức xạ phát ra từ tương tác của chùm điện tử với bề mặt mẫu vật. Thiết bị giúp chúng ta có thể nhìn thấy được bề mặt mẫu ở cấp độ nano, từ đó cung cấp những thơng tin tối quan trọng như hình thái, kích thước hạt nano và sự phân bố của chúng. Thơng qua đó, các nhà nghiên cứu có thể dự đốn về sự tương tác điện, cũng như các hiệu ứng kích thước – một hiệu ứng đặc trưng của các vật liệu có kích thước nano.
Kính hiển vi điện tử quét là một thiết bị gồm một súng phóng điện tử theo chiều từ dưới lên, ba thấu kính tĩnh điện và hệ thống các cuộn quét điện từ đặt giữa thấu kính thứ hai và thứ ba, và ghi nhận chùm điện tử thứ cấp bằng một ống nhân quang điện, S-4800 SEM sử dụng chùm tia điện tử được gia tốc ở 500 V đến 30 kV. Công cụ này được thiết kế chủ yếu để quan sát và đánh giá các mẫu vật được chuẩn bị để quan sát bằng SEM.
Máy quang phổ Bruker Tensor 37 (USA).
Máy quang phổ giúp xuất ra sơ phổ hấp thụ hồng ngoại của các phân tử, nguyên tử của vật liệu, giúp chúng ta nhận ra được sự xuất hiện của các nhóm phân tử mới cũng như sự tương tác giữa chúng. Trong nghiên cứu này, các mẫu được đo trên máy quang phổ Bruker Tensor 37 (USA).
33
Thiết bị bao gồm:
Máy quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier Bruker Tensor 37. Kính hiển vi hồng ngoại B với vật kính 15x và 36x và bộ phân cực. Nguồn NIR
Máy dò InGaAs 12,8-5,8 K Bộ chọn gương tự động
Bộ tách chùm CAF2 10- 1.650 Cm-1
Giấy phép trang web OPUS cho Đại học Lakehead. Máy ép thủy lực để sản xuất đĩa KBr
Thư viện quang phổ, phần mềm tìm kiếm và đối sánh (Sadtler IR-SearchMaster 6.0, FIveash-Polymer và Mineral), cơ sở dữ liệu nhóm chức năng.
2.1.3 Thiết bị dùng để đo tính chất điện của vật liệu Máy đo sự chuyển pha Máy đo sự chuyển pha
Để khảo sát sự chuyển pha sắt điện của vật liệu, chúng tơi sử dụng máy đó LCR- 821 ở các nhiệt độ khác nhau. Các tham số xuất ra bao gồm hằng số điện môi và độ tổn hao được ghi tự động bằng phần mềm trên máy tính trong suốt q trình đo. Tốc độ tăng nhiệt độ được điều chỉnh tự động vào khoảng 0.2o/phút. Máy cũng giúp điều chỉnh các tần số đo khác nhau lên đến 200 khz với giao diện RS-232C và màn hình LCD ma trận điểm 240 x 128 lớn cung cấp không gian rộng rãi cho hai mục đo và các thông số cài đặt cho phép nắm bắt kết quả đo một cách nhanh chóng. Một số tham số điện khác như kháng trở, độ tự cảm cũng được đo trên thiết bị này.
Thông tin thiết bị: Loại LCR: Cầm tay
Tần số kiểm tra tối đa: 200kHz Đo điện cảm Tối đa: 65H Đo điện dung Tối đa: 6400pF Đo điện trở Tối đa: 410kohm Phạm vi sản phẩm: Dịng LCR-800
34
Máy phân tích trở kháng Solartron 1260A (UK) kết nối với modun mở rộng INTERFACE 1269A
Có thể nói, máy phân tích trở kháng Solartron là dịng máy thuộc lớp tiên tiến nhất giúp phân tích sự phụ thuộc các tham số điện (kháng trở, điện trở suất, modun điện, hằng số điện môi,) vào tần số điện áp. Máy có thể điều chỉnh tần số một cách tự động từ 1 mHz đến 10 MHz bằng cách cho phép điều chỉnh linh hoạt các bước nhảy. Ngoài ra, máy cũng cho phép đặt vào vật liệu nhiều dạng điện áp khác nhau với nhiều biên độ khác nhau. Máy được kết nối với modun mở rộng INTERFACE 1269A nhằm tăng khả năng đo đối với các vật liệu có trở kháng cao. Tính ưu việt ở đây là, phân tích độ dẫn điện thấp, vật liệu tổn thất thấp thường khôn dễ dàng ngay cả những máy phân tích trở kháng tốt nhất. Khi Solartron được sử dụng đơn lẻ, chúng thiếu độ nhạy cần thiết cho các phép đo chính xác, đặc biệt là ở tần số thấp.
Sau đây là một vài chức năng chính của thiết bị được sử dụng trong nghiên cứu này:
Máy phân tích đáp ứng tần số.
Phân tích đáp ứng tần số (cịn được gọi là Phân tích chức năng truyền) đo phổ đầu ra của hệ thống liên quan đến kích thích và được sử dụng để mô tả động lực của hệ thống đang được thử nghiệm. Kỹ thuật đo độ lớn và mối quan hệ pha giữa dạng
Hình 2.3 Hệ thống đo tính chất điện vật liệu Solartron cấu thành từ modun chính Solartron SI 1260 (1) và modun mở rộng Solartron 1296 (2) được đặt tại phịng
35
sóng đầu ra và đầu vào như một hàm của tần số. Các tín hiệu đầu vào có thể là từ một loạt các cảm biến bao gồm âm thanh (micro/sonar), cơ học (gia tốc kế/đầu dò dịch chuyển), quang học (bộ tách sóng quang) và điện (bộ khuếch đại).
Các ứng dụng sử dụng kỹ thuật mạnh mẽ này bao gồm - quang phổ trở kháng điện hóa (EIS), phân tích vật liệu, thiết kế hệ thống điều khiển hàng không, thiết kế bộ khuếch đại điện tử, thiết kế bộ nguồn và phân tích rung động.
Ứng dụng của máy phân tích trở kháng.
Máy phân tích pha trở kháng / độ lợi model 1260A - khơng nghi ngờ gì - là Máy phân tích đáp ứng tần số mạnh mẽ, chính xác và linh hoạt nhất hiện nay. Được các nhà nghiên cứu hàng đầu sử dụng hàng ngày ở bất cứ nơi nào mà tính tồn vẹn của phép đo và độ tin cậy của thử nghiệm là điều tối quan trọng, danh tiếng vững chắc của 1260A thường xuyên được chứng thực trong các tài liệu nghiên cứu đã xuất bản trong các lĩnh vực như:
Nghiên cứu ăn mòn
Nghiên cứu pin và pin nhiên liệu Pin mặt trời
Của LCD
Vật liệu sinh học
Gốm sứ / vật liệu tổng hợp Phát triển linh kiện điện tử Cơng trình dân dụng