ridm@nrct.go.th   ระบบคลังข้อมูลงานวิจัยไทย   รายการโปรดที่คุณเลือกไว้

การพัฒนา พอลิเมอร์นำไฟฟ้าและที่ตอบสนองต่อไฟฟ้า เพื่อการประยุคใช้เป็นเซ็นเซอร์ และแอกชูเอเตอร์

หน่วยงาน สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย

รายละเอียด

ชื่อเรื่อง : การพัฒนา พอลิเมอร์นำไฟฟ้าและที่ตอบสนองต่อไฟฟ้า เพื่อการประยุคใช้เป็นเซ็นเซอร์ และแอกชูเอเตอร์
นักวิจัย : อนุวัฒน์ ศิริวัฒน์
คำค้น : Actuator , Conductive Polymers , Electroactive Polymers , Sensor , ตัวตรวจวัด , พอลิเมอร์ที่ตอบสนองต่อสนามไฟฟ้า , พอลิเมอร์นำไฟฟ้า , แอคชูเอเตอร์
หน่วยงาน : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย
ผู้ร่วมงาน : -
ปีพิมพ์ : 2555
อ้างอิง : http://elibrary.trf.or.th/project_content.asp?PJID=BRG5080029 , http://research.trf.or.th/node/6079
ที่มา : -
ความเชี่ยวชาญ : -
ความสัมพันธ์ : -
ขอบเขตของเนื้อหา : -
บทคัดย่อ/คำอธิบาย :

ก๊าซพิษที่เกิดขึ้นเนื่องจากอุตสาหกรรมปิโตรเคมีนั้นมีหลากหลายชนิด ตัวอย่างเช่น ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S), ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2), และ คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) เป็นต้น ซึ่งก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์เป็นหนึ่ง ในก๊าซพิษที่มีอันตรายต่อมนุษย์อย่างมาก แม้จะรั่วไหลออกมาในปริมาณเพียงเล็กน้อยก็ตาม เนื่องจากก๊าซ คาร์บอนมอนอกไซด์สามารถไปจับกับฮีโมโกบินในโลหิต ทำให้เกิดเป็นสารประกอบคาร์บอกซีฮีโมโกบิน ซึ่งมี ผลทำให้ความสามารถในการนำออกซิเจนของโลหิตมีค่าลดลง (Miasik et al., 1986) ด้วยเหตุนี้จึงมีความจำเป็นที่จะต้องทำการพัฒนาเครื่องมือสำหรับตรวจจับการรั่วไหวของก๊าซพิษ เพื่อนำไปติดตั้งในโรงงานอุตสาหกรรม, หอกลั่นปิโตรเคมี หรือในพื้นที่ซึ่งมีการจราจรหนาแน่น เป็นต้น แอคชูเอเตอร์ การพัฒนาเครื่องกลขนาดจิ๋วที่สามารถตอบสนองต่อสนามไฟฟ้านั้นกำลังเป็นหัวข้องานวิจัยที่ได้รับความสนใจอย่างแพร่หลายในทางอุตสาหกรรม เนื่องจากเครื่องกลขนาดจิ๋วนี้จะช่วยประหยัดพื้นที่ในการทำงาน, มีราคาย่อมเยาว์, สามารถช่วยลดต้นทุนในการผลิตได้ และในทางอุตสาหกรรมนั้น มีความนิยมที่จะพยายามพัฒนาเครื่องกลที่มีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ เพื่อความคล่องตัวในการติดตั้งหรือใช้งาน วัสดุที่เหมาะสมในการนำมาผลิตเป็นเครื่องกลขนาดจิ๋วนี้ต้องมีคุณสมบัติต่างๆ ได้แก่ มีความอ่อนนุ่ม, ยืดหยุ่นได้ดี, สามารถคืนสภาพได้ภายหลังการใช้งาน และมีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนแปลงขนาดหรือรูปร่างได้สูงเมื่อได้รับสนามไฟฟ้า วัตถุประสงค์ ตัวตรวจวัด ในงานวิจัยนี้เป็นการพัฒนาตัวตรวจวัดสำหรับก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์และซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ที่มีราคา ประหยัด, มีประสิทธิภาพในการตรวจจับที่ว่องไว และสามารถนำไปประยุกต์ใช้ตรวจจับก๊าซพิษได้ ทั้งภายใต้ บรรยากาศที่ประกอบด้วยก๊าซพิษเป้าหมายเพียงชนิดเดียว หรือภายในบรรยากาศที่ผสมไปด้วยก๊าซหลายๆ ชนิด แม้จะความเข้มข้นของก๊าซเป้าหมายในปริมาณต่ำก็ตาม แอคชูเอเตอร์ ในงานวิจัยนี้เป็นการพัฒนาวัสดุเพื่อใช้เป็นแอคชูเอเตอร์ ซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้ตามต้องการโดย อาศัยการควบคุมด้วยสนามไฟฟ้า วัสดุแอคชูเอเตอร์นี้จะสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในอุปกรณ์ต่างๆ อาทิเช่น หุ่นยนต์, มอเตอร์ขนาดจิ๋ว, เครื่องกลขนาดจิ๋ว หรือแม้กระทั่งนำไปผลิตเป็นกล้ามเนื้อเทียมในมนุษย์และสัตว์ เป้าหมายและขอบเขตการวิจัย สำหรับการพัฒนาตัวตรวจวัด ในการวิจัยนี้ ทางผู้วิจัยได้ทำการพัฒนาวัสดุเชิงประกอบซึ่งเตรียมขึ้นจากการ ผสมระหว่างพอลิเมอร์นำไฟฟ้าและซีโอไลท์ โดยใช้พอลิเมอร์นำไฟฟ้าชนิดต่างๆ ได้แก่ พอลิไพรอล, พอลิ(3- ไทโอฟีนอะซีติก แอซิค), พอลิพาราฟีนีลีน, พอลิ(พารา-ฟีนีลีน ไวนิลีน) นำไปผสมกับซีโอไลท์ชนิดต่างๆ ได้แก่ ซีโอไลท์ 3A, L, X, Y, เบต้า, มอร์เดไนท์, และ ZSM-5 ทางผู้วิจัยได้ทำการศึกษาถึงค่าการตอบสนองและความว่องไวในการตอบสนองของค่าการนำไฟฟ้าของวัสดุเชิง ประกอบเมื่อสัมผัสกับก๊าซเป้าหมาย นอกจากนี้ยังศึกษาถึงความสามารถในการคืนสภาพของตัวตรวจวัด, เวลาที่ใช้ในการคืนสภาพ และกลไกการเกิดปฏิกิริยาระหว่างตัวตรวจวัดกับก๊าซเป้าหมายชนิดต่างๆ ได้แก่ ก๊าซไฮโดรเจน, ไอระเหยของสารเคมี, คาร์บอนมอนอกไซด์ และก๊าซแอมโมเนียสำหรับการพัฒนาแอคชูเอเตอร์ ทางผู้วิจัยได้ทำการเตรียมวัสดุผสมระหว่างเมทริกซ์และพอลิเมอร์นำไฟฟ้าโดยเมทริกซ์ที่ถูกนำมาใช้ในการทดลองได้แก่ ยางอะคริลิก, พอลิไอโซพรีน, ไอโซพรีน-สไตรีน-ไอโซพรีน ไตรบล็อคโคพอลิเมอร์, ยางอะคริโลไนไตล์-บิวทะไดอีน, พอลิเอทีลีน ไกคอล, พอลิอะคริลาไมด์ ส่วนพอลิเมอร์นำ ไฟฟ้าที่นำมาใช้ในการทดลองได้แก่ พอลิไพรอล, พอลิอะนีลีน, พอลิ(3-ไทโอฟีนอะซีติก แอซิค), พอลิ(3,4-เอ ทิลีนไดออกซี ไทโอฟีน), พอลิพาราฟีนีลีน, พอลิ(พารา-ฟีนีลีน ไวนิลีน) และพอลิu3629 .ะซีน ทางผู้วิจัยได้ศึกษาถึงสมบัติเชิงกลทางไฟฟ้าในรูปของ ค่ามอดูลัสเฉือนแบบสะสมและสูญเสีย, ค่าการเกิดคืบ, ค่าการบิดเบนของชิ้นงาน และแรงไดอิเล็คโทรโฟเลซิส ภายใต้ผลกระทบจากความเข้มของสนามไฟฟ้า, อุณหภูมิ และปริมาณของอนุภาคพอลิเมอร์นำไฟฟ้าที่ผสมลงในระบบสำหรับการพัฒนาวัสดุเพื่อใช้เป็นตัวปลดปล่อยยานั้น ทางผู้วิจัยได้ทำการพัฒนาพอลิเมอร์ผสมระหว่าง พอลิเมอร์นำไฟฟ้าและไฮโดรเจล โดยพอลิเมอร์นำไฟฟ้าที่นำมาใช้ได้แก่ พอลิ(พารา-ฟีนีลีน ไวนิลีน) และพอลิไพรอลส่วนไฮโดรเจลที่ใช้ในการทดลองนี้ได้แก่ พอลิไวนิลแอกอฮอล์, พอลิอะคริลาไมด์ และ พอลิอะคริลิก แอซิค Problem Statements Sensor There are many toxic gases released from petrochemical industry: hydrogen sulfide (H2S), sulfur dioxide (SO2), carbon monoxide (CO) amongst many others. CO can create a harmful effect on human even for a low level CO exposure: the binding of CO and hemoglobin, producing a carboxyhemoglobin and the decrease in the oxygen-carrying capacity of blood (Miasik et al., 1986). There is clearly a need to have a reliable continuous system to monitor toxic gases released in factories, petrochemical plants, or even in traffic congestion areas. Actuator One of present trends in the manufacturing industry is to develop small electromechanical systems at micron or even submicron levels. This is derived from the small material volume required, low material cost, low manufacturing cost, and the need necessitated by technological progresses which require even smaller and smaller devices. The materials required must be soft, flexible, reversible after a severe deformation, and able to respond precisely in terms of deformation or size changes under the application of electric field. Objectives Sensor The present project proposes to develop reliable toxic gas sensing materials for CO and SO2 which are inexpensive and easy to integrate into a system capable of detecting an individual gas in a gas mixture at a low level and with a fast response. Actuator The present project proposes to develop actuation-reversible materials which can be precisely controlled by electric field. The actuation materials can be used in a variety of devices: robots, micromotors, micromechanical devices, or even as artificial muscles for human or animals. Tasks Accomplished For the sensor applications, we have investigated the material systems comprising of conductive polymers and zeolites: polypyrrole, poly(3-thiopheneacetic acid), poly(p-phenelene), poly(pphenelene- vinylene) as the conductive polymers used, and zeolites 3A, L,X Y, Beta, Modernite, and ZSM-5. We studied the electrical conductivity responses and sensitivities, the reversibility, the temporal response, and the interaction mechanisms towards H2, chemical vapors, CO, and ammonia. For the actuator applications, we have investigated the material systems comprising of matrices and conductive polymers: acrylic elastomers, polyisoprenes, triblock(isoprene-styrene-isoprene), polydimethysilixanes, acrylonitrile-butadiene, polyethelene glycol, polyacrylamide as the matrices and polypyrrole, polyaniline, poly(3-thiopheneacetic acid), poly(3,4-ethylenedioxy thiophene), poly(p-phenylene), poly(p-phenylene-vvinylene), polyazine as the conductive polymers. We studied the electromechanical properties: the storage and loss moduli, the creep, the cantilever bending, and the dielectrophoresis force under the effects of electric field strength, temperautre, and CP particle volume fraction. For the drug release applications, we have investigated the material systems comprising of conductive polymers and hydrogels: poly(p-phenylene vinylene) and polypyrrole as the conductive polymers, and poly(vinyl alcohol), polyacrylamide, and polyacrylic acid as the hydrogels.

บรรณานุกรม :
อนุวัฒน์ ศิริวัฒน์ . (2555). การพัฒนา พอลิเมอร์นำไฟฟ้าและที่ตอบสนองต่อไฟฟ้า เพื่อการประยุคใช้เป็นเซ็นเซอร์ และแอกชูเอเตอร์.
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
อนุวัฒน์ ศิริวัฒน์ . 2555. "การพัฒนา พอลิเมอร์นำไฟฟ้าและที่ตอบสนองต่อไฟฟ้า เพื่อการประยุคใช้เป็นเซ็นเซอร์ และแอกชูเอเตอร์".
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
อนุวัฒน์ ศิริวัฒน์ . "การพัฒนา พอลิเมอร์นำไฟฟ้าและที่ตอบสนองต่อไฟฟ้า เพื่อการประยุคใช้เป็นเซ็นเซอร์ และแอกชูเอเตอร์."
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย, 2555. Print.
อนุวัฒน์ ศิริวัฒน์ . การพัฒนา พอลิเมอร์นำไฟฟ้าและที่ตอบสนองต่อไฟฟ้า เพื่อการประยุคใช้เป็นเซ็นเซอร์ และแอกชูเอเตอร์. กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย; 2555.