Thai 
English 
วัสดุแมงกานีสบิสมัทเฟสอุณหภูมิต่ำและวัสดุคอมโพสิตที่ผสมอลูมิเนียมถูกสังเคราะห์โดยใช้กระบวนการเผาผนึกเฟสของเหลวที่อุณหภูมิต่ำในสุญญากาศที่อุณหภูมิ 300 องศาเซลเซียส จากการทดลองพบว่าการเติมอลูมิเนียมสูงสุด 10 at% ส่งผลให้ค่าความเข้มของสนามแม่เหล็กบังคับ เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญจาก 2.32 ± 0.04 เป็น 4.15 ± 0.07 kOe ในขณะที่ค่าความเป็นแม่เหล็กอิ่มตัวลดลงเล็กน้อยไม่เกิน 3% อย่างไรก็ตาม เมื่อปริมาณอะลูมิเนียมเกิน 10 at% ค่าความเข้มของสนามแม่เหล็กบังคับลดลงอย่างมาก โดยที่ความหนาแน่นของวัสดุซึ่งมีส่วนผสมของอะลูมิเนียมไม่เกิน 10 at% ยังคงอยู่ในช่วง 7.47–7.58 g/cm³ แต่ลดลงเมื่อปริมาณอะลูมิเนียมมากเกินไป ค่าผลิตภัณฑ์พลังงานสูงสุด ((BH)max) ที่ได้จากวัสดุแมงกานีสบิสมัทเริ่มต้นอยู่ที่ 1 MGOe และเพิ่มขึ้น 16% ในวัสดุแมงกานีสบิสมัทที่คอมโพสิตด้วยอลูมิเนียม 5 at% การวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) พบว่ามีบริเวณที่เป็นเฟสแมงกานีสบิสมัท และบริเวณที่อุดมไปด้วยเฟสบิสมัทอย่างชัดเจน ขณะที่บริเวณที่มีอลูมิเนียมเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเมื่อปริมาณอลูมิเนียมเกิน 10 at% การวิเคราะห์ด้วยสเปกโทรสโกปีแบบกระจายพลังงานของรังสีเอกซ์ (EDS) ยืนยันว่ามีเพียง 3–5 at% ของอลูมิเนียมเท่านั้นที่สามารถแทรกซึมเข้าสู่บริเวณ เฟสแมงกานีส-บิสมัท ได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยอลูมิเนียมที่เกินมาจะกระจายตัวอย่างไม่สม่ำเสมอบนพื้นผิว การวิเคราะห์ด้วยเทคนิคเอกซ์เรย์โฟโตอิเล็กตรอน (XPS) ชี้ให้เห็นว่ามีการเกิดขึ้นของเฟส Al, Al₂O₃ และอาจมีการก่อตัวของเฟสโลหะผสม Mn-Bi-Al นอกจากนี้ แบบจำลองเชิงทฤษฎีแบบฟังก์ชันความหนาแน่น (DFT) ของโครงสร้าง AlMn/MnBi แสดงให้เห็นว่าการเติมอลูมิเนียมช่วยเพิ่มคุณสมบัติทางแม่เหล็กของวัสดุแมงกานีสบิสมัทคอมโพสิต ข้อมูลเชิงลึกเหล่านี้ช่วยให้เข้าใจผลกระทบของอะลูมิเนียมต่อสมบัติแม่เหล็กของระบบแมงกานีส-บิสมัทเพิ่มขึ้น
*kOe (กิโลเอิร์สเตด): หน่วยนี้ใช้วัดความเข้มของสนามแม่เหล็ก (H) โดยเอิร์สเตด (Oersted หรือ Oe) เป็นหน่วยในระบบ CGS ใช้ในการวัดสนามแม่เหล็กที่ถูกนำไปใช้กับวัสดุ
*MGOe (เมก้าเกาส์-เอิร์สเตด): หน่วยนี้ใช้วัดค่าผลิตภัณฑ์พลังงานสูงสุดของวัสดุแม่เหล็ก ซึ่งแสดงถึงพลังงานสูงสุดที่สามารถกักเก็บไว้ได้ ค่าดังกล่าวได้จากผลคูณของความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็ก (B, หน่วยเป็นเกาส์) และความเข้มของสนามแม่เหล็ก (H, หน่วยเป็นเอิร์สเตด)
ผลการศึกษานี้นำเสนอแนวทางที่มีศักยภาพในการแก้ปัญหาความเข้มข้นของบิสมัทที่มากเกินไปในโครงสร้างวัสดุแมงกานีสบิสมัทและอาจเป็นแนวทางในการปรับปรุงสมบัติแม่เหล็กของวัสดุคอมโพสิตชนิดอื่นที่ไม่ใช่แม่เหล็กหรือมีคุณสมบัติแม่เหล็กอ่อน
งานวิจัยนี้สอดคล้องกับ
SDG 9: อุตสาหกรรม นวัตกรรม และโครงสร้างพื้นฐาน
งานวิจัยนี้มุ่งเน้นการพัฒนา วัสดุแม่เหล็กที่ปราศจากธาตุหายาก ซึ่งช่วยลดการพึ่งพาวัสดุที่มีแหล่งผลิตจำกัดและมีต้นทุนสูง และมีศักยภาพในการ ขยายกระบวนการผลิตวัสดุแมงกานีสบิสมัท สู่ระดับอุตสาหกรรม เพื่อการใช้งานด้านพลังงานแม่เหล็กที่มีประสิทธิภาพ
SDG 12: การผลิตและการบริโภคที่ยั่งยืน
สนับสนุน การใช้ทรัพยากรอย่างยั่งยืน โดยพัฒนาแม่เหล็กทางเลือกที่ไม่ต้องใช้ธาตุหายาก ซึ่งมักมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากกระบวนการทำเหมือง กระบวนการเผาผนึกสุญญากาศที่ใช้อุณหภูมิต่ำในงานวิจัยนี้เป็น วิธีที่ใช้พลังงานน้อยกว่าการสังเคราะห์แบบดั้งเดิม สอดคล้องกับแนวทางการผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
การอ้างอิงของงานวิจัย
Saisopa, T., Sailuam, W., Juntree, P., Nakajima, H., Supruangnet, R., Céolin, D., Pinitsoontorn, S., Sirisathitkul, C., Songsiriritthigul, P., Pandech, N., & Eknapakul, T. (2024). Formation and characterization of MN-Bi-Al ternary alloys of enhanced magnetic performance in MNBi/AL composites. Solid State Sciences, 157, 107730.
ผู้สนใจสามารถอ่านเพิ่มเติมได้ที่
https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2024.107730
รายชื่อนักวิจัย
ดร. ธนชาติ เอกนภากุล และ รศ. ดร. ชิตณรงค์ ศิริสถิตย์กุล อาจารย์ประจำสาขาวิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยวลัยลักษณ์ นางสาว ปัทมาวรรณ จันตรี นักศึกษาปริญญาโท และ รศ. ดร.ประยูร ส่งสิริฤทธิกุล อาจารย์ประจำสาขาวิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี Dr. Hideki Nakajima และ ดร. รัชฎาภรณ์ ทรัพย์เรืองเนตร นักวิจัยจากสถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน Dr. Denis Ceolin นักวิจัยจาก Synchrotron SOLEIL (France) ศ. ดร. สุปรีดิ์ พินิจสุนทร ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น ผศ. ดร. ธนิษฐ์ สายโสภา ดร. ณราศักดิ์ พันเดช และ รศ. ดร. วุฒิไกร ใสเหลื่อม อาจารย์จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน โดยกลุ่มวิจัยมุ่งเน้นการศึกษาการสังเคราะห์วัสดุแม่เหล็กที่ปราศจากธาตุหายาก พร้อมการวิเคราะห์ขั้นสูงเพื่อทำความเข้าใจกระบวนการเกิดและแนวทางปรับปรุงประสิทธิภาพของแม่เหล็ก โดยมุ่งเน้นการสังเคราะห์ที่ง่ายและมีศักยภาพในการขยายสู่ระดับอุตสาหกรรม
