รายละเอียด

โครงงานพิเศษนี้เป็นการศึกษาการนำกัญชงเหลือทิ้ง จากภาคการเกษตรมาเพิ่มมูลค่าโดยแปลงเป็น ท่อนาโนคาร์บอน (Carbon Nanotubes) ด้วยวิธีการตกสะสมไอทางเคมี (Chemical vapor deposition: CVD) โดยใช้อนุภาคเหล็กเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา และใช้ก๊าซที่ได้จากการไพโรไลซิสของกัญชงเป็นแหล่งคาร์บอน ในงานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาผลของช่วงอุณหภูมิของ  การทำไพโรไลซิสของกัญชง (Temperature Pyrolysis) และช่วงอุณหภูมิกระบวนการ CVD (Temperature CVD) ต่อขนาดและลักษณะของท่อนาโนคาร์บอน ที่สังเคราะห์ได้ จากการวิเคราะห์ด้วยเทคนิค Raman spectroscopy พบว่าสารที่สังเคราะห์ได้เป็นคาร์บอน โดยมีอัตราส่วนพีค G band ต่อพีค D band แตกต่างกันในแต่ละช่วงอุณหภูมิ แต่ยังไม่พบพีค Radial breathing mode (RBM) ซึ่งเป็นพีคจำเพาะของ ท่อนาโนคาร์บอน เนื่องจากสัญญาณโดยรวมมีความอ่อน และปริมาณของตัวอย่างยังไม่มากพอ จึงจำเป็นต้องใช้ Scanning Electron Microscopy เพื่อยืนยันว่าเป็นท่อนาโนคาร์บอน และวิเคราะห์ขนาดและลักษณะสัณฐานท่อนาโนคาร์บอนต่อไป

วัตถุประสงค์

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 

ผู้จัดทำ

ภูวดล เสงี่ยมมีเจริญ

PHUWADON SA-NGAIMMEEJAROEN

#นักศึกษา

สมาชิก

ธีรยุทธ อุวรรณโณ

TEERAYUT UWANNO

#อาจารย์

อาจารย์ที่ปรึกษา

วินัดดา วงศ์วิริยะพันธ์

Winadda Wongwiriyapan

#อาจารย์

อาจารย์ที่ปรึกษาร่วม

โหวตนวัตกรรมนี้