เบรกเกอร์คูรี - เบรคเกอร์ขนาดเล็กจากอุณหภูมิคูรี

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

ณภัทร ไกรวิศิษฏ์กุล, ภูริ โพธิ์พรม, ดัมพ์รงค์รัฐ สิริวรรณะ

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

สุรนันท์ อนันตชัยศิลป์, มิญช์ เมธีสุวกุล

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนกำเนิดวิทย์

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2562

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

ในปัจจุบัน เบรกเกอร์ถูกใช้เป็นอุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรอย่างกว้างขวาง อย่างไรก็ตาม เบรกเกอร์มี ข้อจ ากัดในการใช้งาน เนื่องจากเป็นอุปกรณ์ที่มีขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับฟิวส์ที่สามารถใช้ได้ในอุปกรณ์ที่มีขนาดเล็ก กว่า ซึ่งท าให้อุปกรณ์บางชนิดไม่สามารถใช้เบรกเกอร์เป็นอุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรได้ และ มีราคาที่ค่อนข้าง สูง โครงงานนี้จึงมีจุดประสงค์ที่จะประดิษฐ์เบรกเกอร์รูปแบบใหม่ที่มีขนาดที่เล็กและถูกกว่าเบรกเกอร์ทัวไป เพื่อ แก้ไขปัญหาดังกล่าว โดยมีชื่อผลิตภัณฑ์ว่า เบรกเกอร์คูรี (Curie Breaker) โดยใช้หลักการของอุณหภูมิคูรี (Curie temperature) ซึ่งกล่าวถึงการสูญเสียสภาพความเป็นเฟอร์โรแมกเนติกของวัสดุที่อุณหภูมิเฉพาะที่ขึ้นอยู่กับตัว วัสดุนั้นๆ ในโครงงานนี้ อนุภาคนาโนแม่เหล็กนิกเกิล-ทองแดงเป็นสารที่ถูกใช้เป็นกลไกสา คัญในการเปิดวงจรไฟฟา้ การทดลองเริ่มจากสังเคราะห์อนุภาคนาโนดังกล่าว โดยมีสารตั้งต้นคือ Cu(NO3)2•3H2O และ Ni(NO3)2•6H2O ผ่านกระบวนการ Sol-Gel ในเมทริกซ์ SiO2 หลังจากนั้นน าตัวอย่างไปท าการรีดิวซ์ในแก๊ส H2/N2 หลังจากการ รีดิวซ์แล้วจึงท าการสกัดเมทริกซ์ซิลิกา (Silica matrix) ออกด้วยสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (1 M NaOH/3% wt. hydrazine hydrate) รวมถึงมีการวิเคราะห์สารที่ได้จากการสังเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบ ส่องกราด (SEM) เทคนิคการวัดพลังงานคลื่นของการเรืองรังสเีอ็กซ์ (EDX) และเครื่องเอกซ์เรย์ดิฟแฟรกชั่น (XRD) และใช้ เม็กนีโตมิเตอร์แบบตัวอย่างสั่น (VSM) ส าหรับการตรวจสอบคุณสมบัติแม่เหล็กและอุณหภูมิคูรี ผลการ ทดลองแสดงให้เห็นว่าลักษณะสณัฐานและรูปร่างผลกึเปน็อนุภาคซึ่งมีความสอดคล้องกับลักษณะของอนุภาคนาโน แม่เหล็กของโลหะผสมนิกเกิล-ทองแดง โดยผลึกมีขนาดเล็กลงหลังจากกระบวนการรีดิวซ์ อีกทั้งยังมีธาตุนิกเกิล และทองแดงในอัตราส่วน 0.62 : 0.20 กล่าวโดยสรุปคือ สารที่สังเคราะห์เป็นอนุภาคนาโนแม่เหล็กโลหะผสม นิกเกิล-ทองแดง และผลจาก VSM แสดงให้เห็นว่า อนุภาคนาโนมีความเป็นแม่เหล็กอิ่มตัว (saturated magnetization) ที่ 0.0125 emu/g และมีอุณหภูมิคูรีอยู่ที่ 121 องศาเซลเซียส หลังจากนั้นอนุภาคนาโนได้ถูก บรรจุในหลอดแก้วโดยมีลวดนิโครมเป็นส่วนที่น าไฟฟ้าและให้สร้างความร้อนให้กับอนุภาคนาโน ผู้จัดท าได้ท าการ ออกแบบ การขึ้นลวดคูรีและโครงสร้างเบรกเกอร์ รวมถึงคิดค้นสมการในการหากระแสสูงสุดของเบรกเกอร์ อย่างไรก็ตาม โครงงานนี้ยังอยู่ในขั้นตอนการพัฒนาผลิตภัณฑ์ต้นแบบ