ridm@nrct.go.th   ระบบคลังข้อมูลงานวิจัยไทย   รายการโปรดที่คุณเลือกไว้

การเตรียมการทดสอบคุณสมบัติและการตอบสนองความชื้นของฟิล์มบางเหล็กออกไซด์-ซิลิกาที่เตรียมโดยวิธีโซล-เจล

หน่วยงาน สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ

รายละเอียด

ชื่อเรื่อง : การเตรียมการทดสอบคุณสมบัติและการตอบสนองความชื้นของฟิล์มบางเหล็กออกไซด์-ซิลิกาที่เตรียมโดยวิธีโซล-เจล
นักวิจัย : รุ้งนภา ทองพูล , ไพศาล เสตสุวรรณ , Rungnapa Tongpool , Paisan Setasuwon
คำค้น : Ceramics , Engineering and technology , Humidity , Materials engineering , Sol-gel , Thin films , ความชื้น , ฟิล์มบาง , ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ , สาขาวิศวกรรมศาสตร์และอุตสาหกรรมวิจัย , เซรามิก , เหล็กออกไซด์-ซิลิกา , โซล-เจล
หน่วยงาน : สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ
ผู้ร่วมงาน : -
ปีพิมพ์ : 2547
อ้างอิง : http://www.nstda.or.th/thairesearch/node/4111
ที่มา : -
ความเชี่ยวชาญ : -
ความสัมพันธ์ : -
ขอบเขตของเนื้อหา : -
บทคัดย่อ/คำอธิบาย :

การควบคุมความชื้นมีความสำคัญในกระบวนการอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น อุตสาหกรรมสิ่งทอ กระดาษ ผงเซรามิก (Traversa, 1995) ในด้านเกษตรกรรมก็จะต้องควบคุมความชื้นในโรงเรือนปลูก โรงเก็บพืชผล เนื่องจากความชื้นมีผลกระทบต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์, yield ที่ได้ และค่าใช้จ่ายในการผลิต นอกจากนี้ความชื้นยังมีผลกระทบต่อสุขภาพ ความสบายและผลงานของมนุษย์ ดังนั้นเครื่องใช้ในบ้านและสำนักงานบางอย่างจะมีเซ็นเซอร์เพื่อควบคุมความชื้นให้อยู่ในระดับพอเหมาะ เช่นเครื่องปรับอากาศ เครื่องอบผ้า ส่วนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ก็อาจเสียหายได้จากประจุไฟฟ้าสถิตย์ที่สะสมไว้ เมื่ออากาศแห้งเกินไป (Kulwicki, 1991) เซ็นเซอร์ความชื้นที่ทำด้วยเซรามิกตามท้องตลาดมักเป็นสารประกอบออกไซด์ที่มี รูพรุนที่ผ่านปฏิกิริยาในสถานะของแข็ง (solid state reactions) วัสดุรูพรุนประเภทนี้จะมีข้อเสียหลายประการ เช่น ส่วนประกอบทางเคมีกระจายตัวไม่สม่ำเสมอมักจะต้องเผา (sinter) ที่อุณหภูมิสูง สิ้นเปลืองและซับซ้อนกว่าเทคนิคการขึ้นรูปฟิล์มโพลีเมอร์ และแทบจะเป็นไปไม่ได้ที่จะทำเซ็นเซอร์แบบรวม (integrated sensors) ซึ่งจะอยู่ในรูปของฟิล์มบาง ซึ่งเป็นแนวโน้มงานวิจัยเซ็นเซอร์ในปัจจุบัน (Ying et al, 2000) มีการใช้เทคนิคการขึ้นรูปฟิล์มแบบอื่นๆ ที่ไม่ผ่านปฏิกิริยาในสถานะของแข็ง เช่น evaporation, sputtering, CVD และโซล-เจล ในบรรดาเทคนิคต่างๆโซล-เจลเป็นเทคนิคที่มีข้อได้เปรียบมากที่สุด เนื่องจากเป็นกระบวนการที่ไม่สิ้นเปลือง ใช้อุณหภูมิต่ำ การกระจายตัวของส่วนประกอบต่างๆสม่ำเสมอทั่วฟิล์ม (Ying et al, 2000) ปัญหาที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งของเซ็นเซอร์ความชื้นคือเสถียรภาพ การตอบสนอง (response) ของเซ็นเซอร์มีโอกาสที่จะแย่ลงเมื่อใช้ไปนานๆ ปัญหานี้อาจลดลงได้โดยการทำให้มีเฟสที่สองเกิดขึ้นในเนื้อวัสดุโดยเฟสที่สองนี้จะ coat บางๆ บนเกรน ทำหน้าที่แยกวัสดุรูพรุนและน้ำที่เกิดจากการควบแน่นของไอน้ำออกจากกัน เช่น ในกรณีของ SiO2-ZnO (Kulwicki, 1991) โดยเฟสที่สองคือซิลิกา Tokunaga et al (1998) ก็พบว่าฟิล์มซิลิกาที่ถูก sputtered ลงบนรอยต่อของเกรน สามารถป้องกันการลดลงของ reactivity ของรอยต่อได้ส่วน Ying et al (2000) พบว่า LiZnVO4 ที่ปกคลุมเกรน TiO2 ทำให้การดูดซับความชื้นแบบเคมี (chemisorption) เกิดลดลง และป้องกันไม่ให้ไอออนที่ละลายอยู่เนื้อวัสดุ ละลายน้ำหายไปเมื่ออยู่ในที่ที่มีความชื้นสูงๆ ได้มีรายงานว่าฟิล์มเหล็กออกไซด์ตอบสนองต่อความชื้นดีมากและสามารถถูกพัฒนา เป็นเซ็นเซอร์ความชื้นได้ (Chauhan et al, 1999) โดยมี sensivity สูงกว่าเซรามิกที่มีรูพรุน ซึ่งแสดงให้เห็นถึงกลไกการตอบสนองต่อความชื้นที่แตกต่างไปจากเดิมที่ใช้ อธิบายกับเซรามิกที่มีรูพรุน (Traversa et al, 1996) และเมื่อมีเฟสที่สองเป็นซิลิกาอยู่บนเกรนหรือที่รอยต่อระหว่างเกรน ความสามารถในการตอบสนองต่อความชื้น และเสถียรภาพก็เพิ่มขึ้น (Sun et al, 1996) โครงการนี้จึงมุ่งที่จะศึกษาการขึ้นรูปฟิล์มเหล็กออกไซด์โดยมีเฟสที่สองเป็น ซิลิกา อาศัยเทคนิคโซล-เจล และ spin coating เพื่อให้ได้ขนาดเกรนที่เล็กและการกระจายของส่วนประกอบทางเคมีสม่ำเสมอ เพื่อให้ได้วัสดุเซ็นเซอร์ที่ดีและมีต้นทุนไม่แพง Monitoring and controlling environmental humidity is important in variety of industries, e.g. textiles, paper, ceramic powders (Traversa, 1995). This is because yield, cost and product quality are influenced by humidity. Humidity control is also necessary in agriculture, including cereal stocking and green house air-conditioning, and in many domestic applications, e.g. air conditioners, drying of clothing, where humidity sensors are used to maintain a comfortable humidity level. Human health, comfort and productivity are affected by extreme relative humidity. Solid-state electronic equipment is susceptible to damage by the discharge of electrostatic energy that can accumulated when the environment is too dry (Kulwicki, 1991). Commercial ceramic humidity sensors are mainly porous sintered oxides via solid state reactions. This conventional route has several disadvantages; (i) it is difficult to achieve homogeneous distribution of components, (ii) it needs very high temperature to sinter the materials, (iii) it is far more expensive and complicated than polymer film fabrication and (iv) it is almost impossible to fabricate integrated sensors in the thin film form, which is a recent trend in sensor research (Ying et al, 2000). Some techniques different from the solid state reactions, such as evaporation, sputtering, CVD and sol-gel technique, have been used. Among them, the sol-gel technique is the most promising technique as it offers an economical route, requires low temperature to synthesise the materials and allows very homogeneous distribution of components in an atomic scale (Ying et al, 2000). Another major problem of humidity sensor is lacking of stability. The degradation of the response could be diminished by an introduction of a second phase which forms a thin coating on the grains, isolating the porous material from contaminants and from condensate at high humidity such as SiO2-ZnO device (Kulwicki, 1991). Tokunaga et al (1998) has found that the sputtered silica on the junction was a good passivation film for humidity. Ying et al (2000) has reported that LiZnVO4 covering TiO2 crystalline grains decreased the chemical adsorption of water and prevented the soluble ions from loss at high relative humidity due to dissolving in water. It was reported that iron oxide films were highly sensitive to humidity and could be used for sensing humidity (Chauhan et al, 1999). The humidity responses of the films were larger than those reported for porous ceramics, implying that the conduction mechanisms are different from those accepted for porous ceramics (Traversa et al, 1996). Having silica as a second phase, iron oxide was more stable and more sensitive to humidity (Sun et al, 1996). This project is aimed for investigating the fabrication of iron oxide film, having silica as a second phase, via sol-gel technique and spin coating. This is to achieve a desirable and low cost sensing material for humidity with extremely small grain size and homogeneous distribution of components.

บรรณานุกรม :
รุ้งนภา ทองพูล , ไพศาล เสตสุวรรณ , Rungnapa Tongpool , Paisan Setasuwon . (2547). การเตรียมการทดสอบคุณสมบัติและการตอบสนองความชื้นของฟิล์มบางเหล็กออกไซด์-ซิลิกาที่เตรียมโดยวิธีโซล-เจล.
    ปทุมธานี : สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ.
รุ้งนภา ทองพูล , ไพศาล เสตสุวรรณ , Rungnapa Tongpool , Paisan Setasuwon . 2547. "การเตรียมการทดสอบคุณสมบัติและการตอบสนองความชื้นของฟิล์มบางเหล็กออกไซด์-ซิลิกาที่เตรียมโดยวิธีโซล-เจล".
    ปทุมธานี : สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ.
รุ้งนภา ทองพูล , ไพศาล เสตสุวรรณ , Rungnapa Tongpool , Paisan Setasuwon . "การเตรียมการทดสอบคุณสมบัติและการตอบสนองความชื้นของฟิล์มบางเหล็กออกไซด์-ซิลิกาที่เตรียมโดยวิธีโซล-เจล."
    ปทุมธานี : สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ, 2547. Print.
รุ้งนภา ทองพูล , ไพศาล เสตสุวรรณ , Rungnapa Tongpool , Paisan Setasuwon . การเตรียมการทดสอบคุณสมบัติและการตอบสนองความชื้นของฟิล์มบางเหล็กออกไซด์-ซิลิกาที่เตรียมโดยวิธีโซล-เจล. ปทุมธานี : สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ; 2547.