แอโรเคลย์ (AeroClay) คอมโพสิตจากดินเหนียว ทางเลือกใหม่ของโฟมที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม โพสต์เมื่อ:
13:15 วันที่ 5 ต.ค. 2549 ชมแล้ว:
175,919  ตอบแล้ว:
14
ในอนาคตอันใกล้นี้ปัญหาจากขยะโฟมซึ่งย่อยสลายได้ยากนั้นกำลังจะหมดไป เนื่องจากทีมนักวิจัยจาก Case Western Reserve University สหรัฐอมริกา ได้ค้นพบวัสดุใหม่ที่มีลักษณะคล้ายโฟม แต่สารตั้งต้นนั้นล้วนแล้วแต่ย่อยสลายกลับสู่สิ่งแวดล้อมได้ง่ายและไม่เป็นอันตราย เช่น ดินเหนียว และโพลิไวนิลแอลกอฮอล์ (Polyvinyl alcohol) แปลกใจกันบ้างไหมเอ่ย ว่าดินเหนียวจะกลายเป็นโฟมไปได้อย่างไร ?
งายวิจัยส่วนใหญ่ทั้งในอดีตและปัจจุบันที่เกี่ยวกับวัสดุประกอบจากดินเหนียว หรือเคลย์คอมโพสิต (Clay Composites) มักจะเกี่ยวข้องกับการพยายามทำให้ชั้นของดินเหนียวแยกออกจากกัน เพื่อให้ดินเหนียวทำหน้าที่เสริมแรง เพิ่มคุณสมบัติเชิงกลและคุณสมบัติทางความร้อนของคอมโพสิต เช่น tensile strength, modulus, impact strength และ heat distortion temperature ให้ดีขึ้น สามารถทนรับแรงและอุณหภูมิได้มากขึ้น นอกจากนั้นอาจนำดินเหนียวไปทำคอมโพสิตที่มีคุณสมบัติในการซึมผ่านของก๊าซต่ำ (low gas permeability) เพื่อใช้เป็นบรรจุภัณฑ์ช่วยยืดอายุผัก ผลไม้ได้อีกด้วย เหตุผลที่นักวิจัยจำนวนมากสนใจเกี่ยวกับดินเหนียวคือ ความหนาของแผ่นดินเหนียวมีค่าอยู่ในช่วงนาโนเมตร หรือ 10-9 เมตร ส่วนความกว้างและความยาวอยู่ในระดับไมโครเมตร หรือ 10-6 เมตร ทำให้ดินเหนียวมีอัตราส่วนระหว่างความยาวต่อความหนา หรือ Aspect Ratio สูงมาก
สำหรับแนวทางใหม่ของการศึกษาคอมโพสิตจากดินเหนียวนี้ คือการทำดินเหนียวให้อยู่ในรูปแบบอื่นที่แตกต่างไปจากเดิม สามารถเปรียบเทียบได้ง่าย ๆ คือ แผ่นดินเหนียวอยู่กันเป็นชั้น ๆ หนาแน่นเหมือกองไพ่ 1 สำรับ จากเดิมจะเป็นการพยายามแยกไพ่แต่ละใบให้กระจายออกจากสำรับ แต่โครงสร้างแบบใหม่นี้เป็นการทำให้ไพ่แต่ละใบอยู่กันแบบหลวม ๆ โดยยังคงสภาพเป็นสำรับอยู่
Dr. David A. Schiraldi หัวหน้าทีมวิจัยกล่าวว่า โครงสร้างแบบใหม่ของดินเหนียวนี้ถูกค้นพบโดยบังเอิญโดยนักศึกษาปริญญาเอกคนหนึ่ง เขาได้นำดินเหนียวไปละลายในน้ำแล้วทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วด้วยไนโตรเจนเหลว สิ่งที่เกิดขึ้นคือ ดินเหนียวมีโครงสร้างเปลี่ยนโดยอย่างสิ้นเชิง จากที่เคยอยู่กันเป็นผงแน่น ๆ กลายเป็นโครงสร้างที่มีลักษณะคล้ายโฟม โดยความหนาแน่นลดลงจาก 2.53 เป็น 0.05 g/cm3 (ลดลงประมาณ 50 เท่า) และมี Aspect Ratio มากกว่า 1,000,000 เลยทีเดียว ในขั้นนี้ดินเหนียวยังไม่แข็งแรงนัก ถ้าเราหยิบมันขึ้นมาแล้วขยี้เบา ๆ มันก็จะแตกร่วนกลายเป็นดินเหมือนเดิม
ในขั้นตอนต่อไป นักวิจัยนำดินเหนียวที่มีความหนาแน่นต่ำนี้ไปจุ่มในสารละลายโพลิไวนิลแอลกอฮอล์ (Polyvinyl alcohol) และเติมเอทิลีนไกลคอล (Ethylene glycol) เป็นตัวช่วยประสาน (Binder) เพื่อทำคอมโพสิต สิ่งที่ได้คือวัสดุที่มีลักษณะเป็นของแข็ง สีขาว มีความยืดหยุ่น ความหนาแน่นต่ำประมาณ 0.12 g/cm3 มีความแข็งแรง และลอยน้ำได้ วัสดุตัวนี้ถ้าทำให้อยู่ในรูปทรงกระบอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 cm สูง 5 cm สามารถแบกรับน้ำหนักครึ่งกิโลกรัมได้อย่างสบาย
ในด้านการกำจัด ถ้าเราอยากทำลายวัสดุตัวนี้ก็เพียงแค่โยนลงไปในน้ำร้อน อาจมีการใช้เครื่องปั่นช่วยตีให้มันแตกไว ๆ เราก็จะได้สารตั้งต้นกลับคืนมาซึ่งก็คือ ดินเหนียว และโพลิไวนิลแอลกอฮอล์ซึ่งล้วนแล้วแต่ไม่เป็นอันตรายใด ๆ กับสิ่งแวดล้อมเลยแม้แต่อย่างเดียว
จากคุณสมบัติต่าง ๆ ที่กล่าวมาแล้วเบื้องต้น เช่น ความหนาแน่นต่ำ แข็งแรง คืนรูปได้ง่ายเมื่อได้รับแรงกดอัด ไม่สลายตัวเมื่อโดนความชื้น ทำให้เกิดความคิดที่จะนำวัสดุชนิดนี้ไปใช้ทดแทนโฟมโพลิสไตรีน (Polystyrene Foam) หรือหากไม่นำไปจุ่มในสารละลายพอลิเมอร์ แต่นำไปเผาที่อุณหภูมิ 900 oc เป็นเวลา 2 ชั่วโมง เราก็จะได้เซรามิกที่มีน้ำหนักเบา ความหนาแน่นจะเพิ่มจาก 0.05 เป็น 0.4 g/cm3 ซึ่งก็ยังต่ำมากอยู่ดีสำหรับเซรามิกทั่วไปซึ่งมีความหนาแน่นประมาณ 8 g/cm3 เซรามิกที่ได้มีความแข็งแรง เมื่อเคาะแล้วมีเสียงดังเหมือนเซรามิกปกติ (เคาะกับพื้นแล้วไม่แตกด้วยนะ) นอกจากนั้น หลังจากการเผาพบว่ารูพรุนยังคงมีอยู่ ในตอนนี้นักวิจัยก็ยังไม่แน่ใจเหมือนกันว่า รูพรุนเหล่านี้เชื่อมต่อกันหรือไม่ และในอนาคตก็อาจมีการทดลองนำเซรามิกที่ได้จากวิธีนี้ไปทำตัวรองรับตัวเร่งปฏิกิริยาหรือ Catalyst Support อีกด้วย
ที่มา : A Seminar on Clay Aerogel/Polymer Composites Materials by Assoc. Prof. David A. Schiraldi , Department of Macromolecular Science and Engineering, Case Western Reserve University, USA, July 19, 2006 at The Petroleum and Petrochemical College, Chulalongkorn University
เอกสารอ้างอิง :
1. Glass Transition Behaviour of Clay/Poly(vinyl alcohol) Composites, S. Bandi, D. A. Schiraldi, Macromolecules 2005, 38, 9216-9220.
2. Facile Processing of Clays into Organically-Modified Aerodels, L. S> Somlai, S. A. Bandi, L. J. Mathias, D. A. Schiraldi, AICHE J., March 2006, 52 (3), 1162-1168.
3. Temperature-Responsive Clay Aerogel Polymer Composites, S. Bandi, M. Bell, D. A. Schiraldi, Macromolecules, 2005, 38, 9216-20.
4. Responsive Polymer/Clay Aerogel Composites, S. A. Bandi, D. A. Schiraldi, Proc. Mater. Res. Soc., 2005, 847, EE9.36.1-6.
ข้อมูลเพื่มเติม : โครงสร้าง องค์ประกอบของดินเหนียว ชนิดมอนท์มอริลโลไนท์ (Montmorillonit) : http://ias.ac.in/resonance/July2005/pdf/July2005p49-60.pdf
|
จำนวน 14 ความเห็น, หน้า่ | -1-  ความเห็นเพิ่มเติมที่ 1 5 ต.ค. 2549 (13:16)
โครงสร้างของดินเหนียวชนิดมอนท์มอริลโลไนท์ (Montmorillonite)
ในแต่ละแผ่น (ในไพ่แต่ละใบ) ประกอบด้วยอะตอมของซิลิกอน อะลูมินัม และออกซิเจน ถูกยึดกันไว้ด้วยประจุบวก
|
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 2 5 ต.ค. 2549 (14:16)
การแยกชั้นของดินเหนียวออกจากกัน (คล้าย ๆ การกระจายไพ่ออกจากสำรับ)
Intercalation -----> Exfoliation
|
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 3 5 ต.ค. 2549 (14:25)
รูป SEM ของดินเหนียวปกติ และหลังจากนำไปละลายน้ำแล้วทำให้เย็นอย่างรวดเร็ว
|
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 4 5 ต.ค. 2549 (14:27)
โพลิเมอร์เกาะอยู่ตามผนังของชั้นดินเหนียว
|
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 5 5 ต.ค. 2549 (14:29)
วัสดุที่ได้มีความแข็งแรงมากกว่าโฟมพอลิสไตรีน
|
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 6 5 ต.ค. 2549 (14:35)
หลังจากนำไปเผาก็จะได้เซรามิกน้ำหนักเบา
|
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 7 5 ต.ค. 2549 (14:38)
Special thanks to Dr.David A. Schiraldi for his kindly support.
|
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 8 11 ต.ค. 2549 (14:45) เอาไปทำอะไรเหรอครับ 
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 9 6 ธ.ค. 2549 (00:07) ขอบคุณพี่ว่านเจ้าขามากๆนะคับ กับข้อมูลของAeroclay
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 10 19 ธ.ค. 2549 (19:38) ถ้ามีใช้เร็วๆๆก็คงจะดี
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 11 20 ธ.ค. 2549 (20:00) mamasu : ยินดีช่วยอยู่แล้วค่า
เก่งขอรับ : รออีกนิดนะคะ เพราะว่างานวิจัยนี้ได้มีการขยายผลไปตั้งเป็นบริษัทแล้วค่ะ โดย Dr.Schiraldi เองเลย คาดว่าไม่นานนี้คงมีผลงานดี ๆ แบบนี้ออกมาอีกค่ะ
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 12 12 มี.ค. 2550 (15:18) สวัสดีค่ะ....
คือว่าดิฉันเป็นนักศึกษา ที่กำลังหาข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างและส่วนประกอบของเคลย์ sodium monmorillonite ว่ามีอะไรประกอบอยู่บ้างแล้วประกอบอยู่ในอัตราส่วนเท่าไหร่ เพื่อที่จะนำข้อมูลที่ได้มาใช้ประกอบการทำโปรเจค จบการศึกษา ......ยังไงก็ขอความกรุณาท่านผู้รู้ทั้งหลายด้วยนะค่ะ ..........ช่วยส่งข้อมูลให้ดิฉันหน่อยเถอะค่ะ....หรือติดต่อมาที่ mail:nongnat_san@hotmail.com จะเป็นพระคุณอย่างสูง
...........ขอขอบคุณล่วงหน้าค่ะ........... nongnat_san@hotmail.com (IP:124.157.200.224)
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 13 2 ส.ค. 2550 (17:48) พี่ค่ะ อยากทราบว่า clay ofsmectite group, palygorskite, kaolinite and talc ต่างกันอย่างไรค่ะแต่ละตัวค่ะ
และกระบวนการ intercalation of the drug เหมือนกับ intercalation ของพี่ไหมค่ะ คือหนูกำลังศึกษาเรื่อง Zn2+ -exchanged clinoptiolite-rich rock as active carrier for antibiotic in acne topical therapy
คือหนูเห็นว่าพี่อาจจะมีรายละเอียดเกี่ยวกับดินเหนียวหรือว่า clay ค่ะ
คือกรุณาช่วยตอบกับมาที่ เมล white_blue_phrae@hotmail.com ด้วยได้ไหมค่ะ ขอบคุณนะค่ะพี่ๆทุกคน white_blue_phrae@hotmail.com (IP:124.121.8.114)
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 14 19 ต.ค. 2550 (15:48) สวัสดีครับ ผมเป็นนักศึกษาที่จะทำการวิเคราะห์สารเคมีที่ออกมาจากกล่องโฟม(โฟมสีขาวขุ่นที่ใช้บรรจุอาหาร) แต่ผมขาดข้อมูลสำคัญดังนี้คือ 1. ชนิดของสารที่ออกมาจากกล่องโฟม (ที่คิดว่าจะวิเคราะห์คือ styrene) เพราะคิดว่าในการทำโฟมคงที่ต้องมีการเติมสารชนิดอื่นในการขึ้นรูป 2. เอกสารที่สามารถอ้าวอิงได้กว่ามีสารชนิดนั้น ๆออกจากกล่องโฟมเมื่อโดนความร้อนจริง ๆ(ต้องใช้ในการอ้างอิงในโครงร่างงานวิจัย) ถ้ากรุณาให้ข้อมูลได้ก็ขอ ขอบคุณยิ่ง dong-chem@hotmail.com (IP:202.12.74.78)
|
