แผ่นฟิล์มจากเส้นใยนาโนพอลิคาร์โพแลคโทนเสริมแรงด้วยนาโนเซลลูโลสเพื่อการประยุกต์เป็นแผ่นกรองอากาศ

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

ภาวิดา วงศ์กังแห, กรกนก ลิ้มประเสริฐ

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

เพื่อนจิต สิงห์เผ่น, กฤษ สุจริตตั้งธรรม

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนเฉลิมขวัญสตรี

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2562

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

ฝุ่นควันและเชื้อโรคต่าง ๆ ล้วนเจือปนอยู่ในอากาศในปริมาณที่สูงขึ้นทุกวัน มลพิษเหล่านี้ทำให้เกิดโรคในระบบทางเดินหายใจมากมาย ดังนั้นการใช้เครื่องฟอกอากาศร่วมกับแผ่นกรองอากาศเพื่อแก้ปัญหาอากาศที่ไม่บริสุทธิ์จึงเป็นที่นิยมมากขึ้นในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ให้ความสนใจเทคโนโลยีนาโนมากขึ้นเนื่องจากคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ที่ได้มีขนาดเล็กในระดับนาโนเมตรซึ่งส่งผลให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับผลิตภัณฑ์ที่มีอยู่ก่อนหน้านี้ ดังนั้น โครงงานนี้จึงมีความสนใจศึกษาเกี่ยวกับคุณสมบัติของเส้นใยนาโนเพื่อนำมาประยุกต์ใช้สำหรับเป็นแผ่นกรองอากาศและเลือกวัสดุที่ช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

โดยการใช้พอลิเมอร์ชีวภาพ ได้แก่ พอลิคาร์โพแลคโทน (Polycaprolactone; PCL) ที่สามารถย่อยสลายตัวได้เองตามธรรมชาติซึ่งไม่เป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อมร่วมกับเส้นใยเซลลูโลสธรรมชาติที่ได้จากการนำวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร ได้แก่ ใบสับปะรด เส้นใยเซลลูโลสสามารถเตรียมได้จากการนำใบสับปะรดมาอบเพื่อไล่ความชื้น จากนั้นทำการปรับสภาพเส้นใยโดยแช่เส้นใยในสารละลาย NaOH ความเข้มข้น 10% เป็นเวลา 15 ชั่วโมง เพื่อชะล้างสารประกอบที่ไม่ใช่เซลลูโลสออกแล้วกรองออก จากนั้นทำเส้นใยเซลลูโลสให้มีขนาดเล็กลงในระดับนาโนเมตรโดยแช่ลงในสารละลายกรดซัลฟิวริก ความเข้มข้นร้อยละ 64 โดยปริมาตร ล้างด้วยน้ำกลั่นจนเป็นกลาง จากนั้นนำมาเข้าเครื่องเหวี่ยงเพื่อให้ตกตะกอน นำตะกอนที่ได้มาอบให้แห้งแล้วนำนาโนเซลลูโลสไปผสมกับสารละลาย PCL จากนั้นสกัดสารจากพรอพอลิสด้วยเอทานอลร้อยละ 70 โดยปริมาตร กรองออกแล้วนำสารสกัดไปปั่นเหวี่ยงเพื่อแยกตะกอนออกแล้วเครื่องระเหยแห้ง ผสมสารสกัดพรอพอลิสกับPCLและนาโนเซลลูโลสแล้วนำไปขึ้นรูปเป็นเส้นใยนาโนด้วยวิธีอิเล็กโตรสปินนิ่งในสภาวะต่างๆ พบว่าที่สภาวะความเข้มข้น16% อัตราส่วนระหว่างPCLและนาโนเซลลูโลสกับ 92 : 8 และพรอพอลิส 2% ความต่างศักย์ 20kV ระยะห่างระหว่างเข็มฉีดและแผ่นรองรับ 20 cm และขนาดของเข็ม 21G จะได้แผ่นกรองอากาศที่ทนต่อแรงดึงมากและมีความหนาเหมาะสมต่อการนำไปทำเป็นแผ่นกรองอากาศ แผ่นกรองอากาศที่ผลิตได้จะสามารถกรองฝุ่นละอองในอากาศที่มีขนาดมากกว่า ขนาดใหญ่กว่า 0.5 ไมโครเมตรถึงขนาด 1 นาโนเมตร และสามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อแบคทีเรีย S.epidermidis