การพัฒนาอุปกรณ์ตัวรับรู้ไพโรอิเล็กทริกโดยใช้พอลิไวนิลิดีนฟลูออไรด์

Abstract

งานวิจัยนี้มีจุดมุ่งหมายที่จะเตรียมฟิล์มไพโรอิเล็กทริกพอลิไวนิลิดีนฟลูออไรด์ (PVDF) จากแผ่น PVDF ธรรมดา โดยพัฒนาให้เป็นฟิล์มที่มีค่าสัมประสิทธิ์ไพโรอิเล็กทริก (p3) สูง และในการเตรียมนี้มีอัตราการสูญเสียของฟิล์มต่ำ จากนั้นนำไปใช้เป็นตัวรับรู้รังสีอินฟราเรด ในการวิจัยนี้ ได้เตรียมฟิล์ม PVDF โดยวิธีอัดเบ้า ด้วยเครื่องอัดไฮดรอลิก ที่อุณหภูมิ 250 °c ความดัน 500 N/cm2 พบว่าถ้าหลอม PVDF มวล 3 g เป็นเวลา 5 นาที แล้วอัดอีก 5 นาที จะได้ฟิล์ม PVDF หนา 140-200 /an การเตรียมฟิล์มไพโรอิเล็กทริก พบว่าถ้ายืดฟิล์ม 3.5-4 เท่า ในการจัดขั้ว ใช้สนามไฟฟ้า Ep = 40-50 MV/m อุณหภูมิ Tp = 90 °c จะไค้ฟิล์มมีค่า p3 อยู่ในช่วง 1.36x10-5-1.44x10-5 C/m2K สภาวะการเตรียมนี้ทำให้ฟิล์มเกิดการสูญเสียในอัตราที่น้อยมาก พบว่า p3 จะสูงขึ้น ถ้า Ep และ Tp ที่ใช้สูงขึ้น อิเล็กโทรดของตัวรับรู้รังสีอินฟราเรดเตรียมโดยทากาวเงินเจือจาง (silver paste) ลงบนฟิล์มทั้งสองข้าง และทำให้อิเล็กโทรดด้านซึ่งรับรังสีเป็นสีดำ พบว่าเมื่อมีคลื่นแม่เหล็ก ไฟฟ้าความเข้มประมาณ 3.5 W/m2 ตกกระทบฟิล์มซึ่งมีความต้านทาน 200 MΩ ต่อขนานฟิล์ม จะให้ Vmax ≈35 mV ซึ่งเพียงพอที่จะนำไปกระตุ้นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ให้ทำงานตามต้องการ ได้ใช้ฟิล์มนี้ในการพัฒนาเครื่องตรวจจับผู้บุกรุก เครื่องเตือนไฟไหม้ ซึ่งใช้งานได้ดี