คอนเวกซ์ฮัลล์ของพลอยสังเคราะห์ที่ผ่านการเจียระไนและการประยุกต์

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

นภัส จำปาทิพย์, มนัสนที ชูทรัพย์, จิดาภา จันทร์เมธี

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

ศักดิ์นรินทร์ จันทร์นาค

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนวิทยาศาสตร์จุฬาภรณราชวิทยาลัย เพชรบุรี

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2564

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

เนื่องจากคณะผู้จัดทำมีกิจการที่บ้านเกี่ยวกับการเจียระไนอัญมณีสังเคราะห์เพื่อนำมาทำเครื่องประดับ แม้ว่าเพชรจะเป็นอัญมณีที่ได้จากธรรมชาติ มีความแข็งแรงและระยิบระยับแต่ราคานั้นก็สูงตามคุณภาพด้วย มนุษย์จึงสังเคราะห์เพชรขึ้นมาเพื่อใช้แทนเพชรที่ได้จากธรรมชาติ มีชื่อเรียกว่า เพชรรัซเซีย หรือพลอย cz ซึ่งมีคุณสมบัติที่คล้ายคลึงกับเพชรมาก แต่ราคานั้นถูกกว่าหลายเท่าจึงเป็นที่ยอมรับในฐานะเพชรปลอม แต่พลอย cz ที่ได้จากการสังเคราะห์นั้นมีลักษณะเป็นก้อนรูปร่างไม่แน่นอน จึงจำเป็นต้องมีการเจียระไนเพื่อให้พลอยมีรูปร่างเป็นแบบแผนและสวยงามตามต้องการ

การเจียระไนพลอย คือการตัดเจียระไนพลอยโดยการกำหนดเหลี่ยมมุมและมิติของพลอยเพื่อให้ได้พลอยที่สะท้อนแสงและระยิบระยับสวยงาม ซึ่งจะช่วยเพิ่มมูลค่าของพลอย ผิวหน้าที่ไม่ได้เจียระไนอย่างประณีต จะไม่สามารถสะท้อนแสงได้ดีหรือไม่ส่องประกาย การเจียระไนมีมากมายหลายประเภทแบ่งตามวัตถุประสงค์ที่ต้องการ เช่น การเจียระไนแบบออปติกซ์จะทำให้พลอยแวววาวมีแสงออกทุกทิศทาง การเจียระไนแบบ Emerald จะทำให้พลอยมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว หรือการเจียระไนแบบผสมจะรักษาน้ำหนักของพลอยได้ดีและทำให้พลอยสีสวยมากขึ้น และในปัจจุบันการเจียระไนที่นิยมที่สุดคือการเจียระไนแบบเหลี่ยมเกสรเนื่องจากเป็นการเจียระไนที่ทำให้เสียเนื้อพลอยน้อยที่สุดและทำให้พลอยมีความระยิบระยิบระยับมากที่สุด ทั้งนี้เพราะเหลี่ยมที่เกิดจากการเจียระไนมีมากกว่าการเจียระไนแบบอื่น ๆ และมีรูปร่างบนพลอยที่หลากหลายแบบ

จากการศึกษาบทความ CHoCC: Convex Hull of Cospherical Circles and Applications to lattices [8] โดยในบทความนี้มีการสร้างรูปทรง Convex Hull of Cospherical Circles (CHoCC) ซึ่งดัดแปลงจากทรงกลม โดยวาดรูปวงกลมจำนวนมากกว่า 2 รูปลงบนทรงกลมแล้วตัด caps ที่เกิดจากวงกลมเหล่านั้น นำรูปทรงที่ได้มาคำนวณหาจุดยอดและหน้าที่เหลือ จะได้เป็นรูปทรง CHoCC ที่มีหน้าตัดคือ disks, triangles และ corridors แล้วจึงนำรูปทรง CHoCC มาสร้างเป็นโครงสร้างตาข่าย และเนื่องจากพลอยที่ถูกเจียระไนแบบต่าง ๆ ล้วนถูกเจียระไนจากวัสดุที่มีทรงกลม คณะผู้จัดทำจึงมีความสนใจที่จะศึกษาคุณสมบัติคอนเวกซ์ฮัลล์ของพลอยสังเคราะห์ที่ผ่านการเจียระไน โดยมีจุดมุ่งหมายเพื่อสร้างแบบจำลองคอนเวกซ์ฮัลล์จากพลอยสังเคราะห์ที่ผ่านการเจียระไนและนำไปประยุกต์ใช้ โดยเริ่มจากศึกษาคุณสมบัติคอนเวกซ์ฮัลล์ของพลอยที่ผ่านการเจียระไน ศึกษารูปร่างหน้าตัดของพลอย และสร้างแบบจำลองพลอยสังเคราะห์ที่ผ่านการเจียระไนด้วยโปรแกรม GemCad แล้วนำไปประยุกต์ใช้งานต่อในการสร้างโครงสร้างตาข่ายจากแบบจำลองคอนเวกซ์ฮัลล์ของพลอยรูปทรงกลมเหลี่ยมเกสร 41 เหลี่ยม พลอยรูปทรงกลมเหลี่ยมเกสร 49 เหลี่ยม พลอยรูปทรงกลมเหลี่ยมเกสร 57 เหลี่ยม พลอยรูปทรงไข่เหลี่ยมเกสร 57 เหลี่ยม และพลอยรูปทรงจัตุรัส 45 เหลี่ยม