Details

This special project investigates the up-cycling of hemp waste from the agricultural sector into carbon nanotubes by chemical vapor deposition (CVD) using iron particle as catalyst and carbon-bearing gases from pyrolysis of hemp hurd as carbon source. The effect of temperature range of pyrolysis of hemp hurd (Temperature Pyrolysis) and the temperature of CVD process (Temperature  CVD) on amount and physical properties of grown carbon nanotube were investigated. Raman spectroscopy analysis of synthesized were investigated. Raman spectroscopy analysis of synthesized sample showed that the samples were carbon-based structure with varying ratio of G peak intensity to D peak intensity (IG /ID) in each temperature range. However, radial breathing mode (RBM) which is the characteristic of carbon nanotubes was not detected because the overall signal was quite weak and available amount of sample was quite limited. Therefore, scanning electron microscopy and Transmission Electron Microscopy are to be used to confirm that synthesized samples are carbon nanotubes and to observe the morphology of the carbon nanotubes.

Objective

ในปัจจุบันนี้ วัสดุท่อนาโนคาร์บอน (Carbon nanotube: CNTs) เป็นวัสดุที่ได้รับความสนใจเป็นอย่างมาก เนื่องจาก ท่อนาโนคาร์บอน เป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติที่โดดเด่นในหลายด้าน เช่น การมีสมบัติเชิงกล โดย ท่อนาโนคาร์บอนมีค่าของยังมอดูลัส (Young’s modulus) ถึง 1 TPa ซึ่งมากกว่าโลหะถึง 5 เท่าและสามารถทนต่อแรงดึงได้ถึง 53 GPa ซึ่งมีค่ามากกว่าโลหะถึง 20 เท่า นอกจากนี้ยังมีนำหนักที่เบา จึงได้มีการนำมาใช้เป็นวัสดุเสริมแรงในผลิตภัณฑ์หลากหลายชนิด โดยในช่วงแรกยังอยู่กับอุปกรณ์กีฬา เช่น ไม้กอล์ฟ ไม้เทนนิส และไม้แบดมินตัน เป็นต้น ต่อมาท่อนาโนคาร์บอน ได้เข้ามามีบทบาทอย่างมากในงานวิจัยทางด้านอิเล็กทรอนิกส์ ไม่ว่าจะเป็นการนำมาใช้เป็นสารกึ่งตัวนำยิ่งยวด ทรานซิสเตอร์ในวงจรไอซีที ตัวนำไฟฟ้าขนาดนาโน และตัวเก็บประจุ ท่อนาโนคาร์บอน สามารถเป็นโลหะหรือสารกึ่งตัวนำได้ ขึ้นอยู่กับการจัดเรียงตัวของอะตอมคาร์บอนตามผนังของท่อ และมีอัตราการเคลื่อนประจุ (Carrier mobility) สูงถึง 10,000 cm2/Vs ซึ่งมากกว่าซิลิกอนถึง 6 เท่า จึงเป็นวัสดุแห่งอนาคตที่เหมาะสมสำหรับการประยุกต์ใช้เป็นทรานซิสเตอร์ที่มีขนาดเล็กและมีความเร็วสูง นอกจากนี้ สารชีวมวลยังสามารถนำมาปรับแต่งเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการสังเคราะห์ท่อนาโนคาร์บอนได้ เช่น การนำสารชีวมวลไปผ่านกระบวนการย่อยสลายทางเคมีหรือทางชีวภาพก่อนนำไปใช้สังเคราะห์ ท่อนาโนคาร์บอน จะทำให้ได้ ท่อนาโนคาร์บอนที่มีสมบัติที่ต้องการ เช่น ความบริสุทธิ์สูง ในปัจจุบันกัญชงเป็นพืชทางการเกษตรที่กำลังเป็นที่นิยม เนื่องจากประเทศไทยได้มีการอนุญาตให้ประชาชนสามารถครอบครองกัญชงเพื่อนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ได้ ทำให้มีการนำกัญชงไปใช้ในภาคอุตสาหกรรมมากยิ่งขึ้น ส่งผลให้เศษเหลือจากกัญชงที่ทิ้งจากการผลิตในภาคอุตสาหกรรมมีปริมาณมากขึ้นในอนาคตนี้ทำให้มีการนำกัญชงไปใช้ในภาคอุตสาหกรรมมากยิ่งขึ้น ส่งผลให้เศษเหลือจากกัญชงที่ทิ้งจากการผลิตในภาคอุตสาหกรรมมีปริมาณมากขึ้นในอนาคตนี้ จากปัญหาที่กล่าวมาข้างต้น โครงงานพิเศษนี้จึงนำแกนกัญชงที่เหลือทิ้งจาก อุตสาหกรรมมาเป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์ท่อนาโนคาร์บอน โดยกระบวนการไพโรไลซิส (Pyrolysis) ให้ได้ก๊าซที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบแล้วนำไปใช้ในการสังเคราะห์ ท่อนาโนคาร์บอน ด้วยวิธีการสะสมไอเคมี (Chemical Vapor Deposition: CVD) โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นอนุภาคเหล็กที่กระจายตัว บนตัวรองรับตัวเร่งปฏิกิริยา (Catalysis support) โดยศึกษาผลของอุณหภูมิของการไพโรไลซิสกัญชง และอุณหภูมิของกระบวนการ CVD และผลการใช้ตัวเร่งชนิดอนุภาคเหล็กที่กระจายตัว ร่วมกับตัวรองรับตัวเร่งปฏิกิริยา ต่อคุณภาพและลักษณะของ ท่อนาโนคาร์บอน ที่สังเคราะห์ได้ 

Project Members

ภูวดล เสงี่ยมมีเจริญ

PHUWADON SA-NGAIMMEEJAROEN

#นักศึกษา

Member

ธีรยุทธ อุวรรณโณ

TEERAYUT UWANNO

#อาจารย์

Advisor

วินัดดา วงศ์วิริยะพันธ์

Winadda Wongwiriyapan

#อาจารย์

Co-advisor

Vote for this Innovation!