การผลิตแผ่นวัสดุที่มีคุณสมบัติเป็นเซนเซอร์ชนิดเทอร์โมคัปเปิล โดยเมโซพอรัสซิลิกาจากเถ้าแกลบ

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

ณัฐวิภา แสงสว่าง, ชนันท์พร การิโก

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

วัชราภรณ์ แสนนา, รวิวรรณ กองมาศ

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนวิทยาศาสตร์จุฬาภรณราชวิทยาลัย บุรีรัมย์

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2561

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

ข้าวเป็นผลิตผลทางการเกษตรที่สำคัญมาก ในปีหนึ่งจะมีการเก็บเกี่ยวข้าวได้ทั่วโลกประมาณ 600 ล้านตัน ประเทศไทยเป็นประเทศที่ส่งออกข้าวมากที่สุด ข้าวเปลือกเมื่อสีแล้วจะมีแกลบอยู่ประมาณ 200 กิโลกรัม(ข้อมูลปี 2558) โรงสีทั้งขนาดเล็กใหญ่จึงกระจัดกระจัดอยู่ตามเมืองต่างๆแต่ไม่ว่าจะเป็นโรงสีขนาดเล็กหรือใหญ่ ผลพลอยได้อย่างแกลบและขี้เถ้าจำนวนมากก็สร้างภาระเหมือนกัน เกือบครึ่งหนึ่งคือ แกลบ และอีก 20% ของแกลบก็คือขี้เถ้า ข้าวปริมาณมหาศาลขายได้ไม่มีปัญหา แต่แกลบมหาศาลจะทำอย่างไรกับมัน ทางผู้จัดทำโครงงานเล็งเห็นถึงปัญหาในจุดนี้และต้องการที่จะแก้ไขปัญหานี้ให้ดีขึ้น จึงได้ศึกษาค้นคว้า เกี่ยวกับเถ้าแกลบจนได้พบว่า เถ้าแกลบมีปริมาณซิลิกาสูงถึง 86.9-97.3 เปอร์เซ็นต์ และหาก นำแกลบมาผ่านกระบวนการกำจัดลิกนินออกก่อน การเผาในบรรยากาศของออกซิเจน พบว่าเถ้าแกลบที่ได้จะให้ปริมาณซิลิกาสูงถึง 99.7 ในการนำไปใช้ประโยชน์ได้ วัสดุมีรูพรุนประเภทเมโซพอรัสซึ่งเป็นวัสดุรูพรุนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่าง 2- 50 นาโนเมตร จากคุณสมบัติที่โดดเด่นของซิลิกาเมโซพอร์ คือ มีพื้นที่ผิวสัมผัสสูง ลักษณะโครงสร้างของรูพรุนเป็นระเบียบมีขนาดสม่ำเสมอสามารถควบคุมขนาดของรูพรุนได้ตามความต้องการโดยใช้สารกำหนดโครงสร้าง และยังคงทนต่อความร้อน ทนต่อกระบวนการทาง เคมีที่ใช้ในอุตสาหกรรมปิโตรเลียมโดยทั่วไป ดังนั้น จึงนิยมนําซิลิกาเมโซพอร์ไปใช้ในอุตสาหกรรมด้านต่างๆได้อย่างหลากหลาย ในกระบวนการสังเคราะห์วัสดุรูพรุนประเภทเมโซพอร์นั้นใช้ ซิลิกาเป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์ โดยทั่วไปแล้วสารตั้งต้นดังกล่าวเป็นสารเคมีที่มีราคาสูง เพื่อเป็นการเพิ่มมูลค่าให้แก่แกลบที่เหลือทิ้งจากโรงสีข้าว ทางคณะผู้จัดทำจึงนำซิลิกาที่สังเคราะห์ได้จากเถ้าแกลบมาสังเคราะห์เป็นวัสดุมีรูพรุนประเภทเมโซพอร์ เพื่อการพัฒนาและประยุกต์ใช้ต่อไปผู้จัดทำได้ทำการศึกษาเซนเซอร์ชนิดเทอร์โมคัปเปิล (thermocouple)และพบว่ามีคุณสมบัติในการตรวจจับความร้อน ทำหน้าที่ตรวจจับพลังงานความร้อนและเปลี่ยนให้อยู่ในรูปของค่าแรงดันไฟฟ้า ด้วยคุณสมบัติพิเศษของวัสดุมีรูพรุนประเภทเมโซพอร์ที่มีสมบัติเป็นสารที่เฉื่อย ไม่มีพิษ ลักษณะโครงสร้างมีความพรุนและพื้นที่ผิวสูงซึ่งมีความไวต่อการดูดซับความชื้น และไวต่ออุณหภูมิซึ่งมีคุณสมบัติคล้ายกับเซนเซอร์