31

บทท 3 วสด อปกรณ และวธการทดลอง

3.1 วตถดบ

ผาไหมดบ (ทองถนจากจงหวดเชยงใหม) และผาไหม s-code 000020 200102 (ชนวตร ไหมไทย) ทใชในชวตประจ าวนขนาด กวาง 4 x 5 เซนตเมตร รวมทงหมดจ านวนประมาณ 384 ชน

3.2 สารเคม

3.2.1 กาซอารกอน 100% 3.2.2 ตวเชอมประสานอะครลค เขมขน 1% w/w (บรษทนาโนแมททเรยลล เทคโนโลย

จ ากด) 3.2.3 สารละลายอนภาคนาโนซงคออกไซด เขมขน 50 % w/w เตรยมแตละความเขมขน

ในปรมาณของน า DI อยางละ 500 กรม

รปท 3.1 ( ก ) สารละลายอนภาคนาโนซงคออกไซด เขมขน 50 % w/w และ ( ข ) ตวเชอมประสานอะครลค เขมขน 1% w/w

32

3.3 อปกรณทใชในการทดลอง

3.3.1 เครองชงน าหนก ทศนยม 4 ต าแหนงของ AND HR-202i 3.3.2 ตอบความรอน 3.3.3 นาฬกาจบเวลา 3.3.4 กระดาษฟอยล 3.3.5 Digital micro pipette for liquid 3.3.6 บกเกอร 3.3.7 เครอง stirring 3.3.8 Magnetic bar 3.3.9 คมคบ 3.3.10 เครองผลตพลาสมาความดนต า แบบ ICP 3.3.11 เครอง SEM แบบ LV และ วเคราะหดวย EDS 3.3.12 เครองทดสอบ roughness 3.3.13 ชดทดสอบมมสมผส contact angle software ณ หนวยวจยดานฟสกสพลาสมาเพอ

วสดใหม ณ มหาวทยาลยเชยงใหม

รปท 3.2 เครองชงน าหนก ทศนยม 4 ต าแหนงของ AND HR-202i

33

3.4 การเตรยมชนงาน

3.4.1 เตรยมชนงาน โดยตดผาไหมดบและผาไหมผาไหม s-code 000020 200102 เปนรป สเหลยมผนผา ขนาด 4 x 5 เซนตเมตร โดยใหมขนาดเทากน ท าการดงดายทจะหลดออกไปงาย ทง 4 ดานของผา เพอไมใหดายหลดออกไปในระหวางการทดลอง และเยบทงสดานของผาไหม เปนการปองกนน าหนกทจะเกดการคลาดเคลอน

( ก )

( ข )

รปท 3.3 ผาไหมทใชในการทดลอง โดยท ( ก ) ผาไหมดบ และ ( ข ) ผาไหม s-code 000020 200102

3.4.2 จากนนน าผาทกชนไปชงน าหนกและท าการบนทกผล

34

3.5 การปรบปรงวธการเคลอบอนภาคนาโนซงคออกไซดบนผาไหมโดยใชเทคนคพลาสมา

ในกระบวนการปรบปรงวธการเคลอบอนภาคนาโนซงคออกไซด ไดใชเครองผลตพลาสมาความดนต าภายในหองวจย เทคโนโลยพลาสมาศนยวจย นวตรอนพลงงานสง มหาวทยาลยเชยงใหม โดยท าการใชเงอนไขของสภาวะพลาสมาทน ามาใชในการประยกตพลาสมาความดนต า คอ ใหก าลงวทย 50 วตต และ 100 วตต ความถวทย 13.56 เมกะเฮรตซ ความดน 100 มลลทอร โดยใชกาซอารกอนเปนเวลา 5 นาท จากนนน าชนงานทไดไปเคลอบอนภาคนาโนซงค-ออกไซดดวยเทคนค dip coating โดยแชชนงานไวในสารละลายอนภาคนาโนซงคออกไซดทความเขมขนแตกตางกน โดยในการทดลองไดท าการเตรยมสารละลายอนภาคนาโนซงคออกไซดไว 6 ความเขมขน ไดแก ความเขมขน 0.3% w/w, 1 % w/w, 2 % w/w, 3 % w/w, 4 % w/w และ 5% w/w ในปรมาณ 500 มลลลตร โดยวธการกอนน าไปแชจะท าในวธทตางกน โดยท

วธท 1 คอ น าผาไหมดบและผาไหม s-code 000020 200102 แชสารละลายอนภาคนาโนซงคออกไซดทความเขมขนแตกตางกน

วธท 2 คอ น าผาไหมทง 2 แบบ ไปท าการประยกตพลาสมาความดนต าโดยใหก าลงวทย 50 วตต และ 100 วตต ความถวทย 13.56 เมกะเฮรตซ ความดน 100 มลลทอร โดยใชกาซอารกอนเปนเวลา 5 นาท จากนนจงน าไปแชอนภาคนาโนซงคออกไซด ทความเขมขนตางกน

วธท 3 คอ น าผาไหมทง 2 แบบ ไปชบตวเชอมประสานอะครลคปรมาณความเขมขน 1% w/w จากนนน าไปแชอนภาคนาโนซงคออกไซดทความเขมขนแตกตางกน

วธท 4 คอ น าผาไหมไปท าการประยกตดวยพลาสมาความดนต าเหมอนวธท 2 โดยมเงอนไขเหมอนวธท 2 จากนนน าไปชบตวเชอมประสานอะครลค และน าไปแชในสารละลายอนภาคนาโนซงคออกไซดทความเขมขนแตกตางกน

โดยในแตละวธจะใชเวลาในการแชสารละลายอนภาคนาโนซงคออกไซดตางกน โดยแบงเปน 5 นาท 25 นาท 45 นาท และ 60 นาท ซงท าการแชทง 6 ความเขมขน ตามขนตอนการแชสารละลายอนภาคนาโนซงคออกไซดทง 4 วธ โดยน าผาไหมทง 2 แบบ ใสลงไปในสารละลายอนภาคนาโนซงคออกไซดทท าการคนใหเขากนตลอดเวลา โดยใหผามอสระในการเคลอนทตามการหมนของแทงกวนแมเหลก โดยก าหนดตวแปรทเหมาะสมในการท าการศกษา คอ เวลาทใชแชในสารละลาย ความเขมขนของสารละลายอนภาคนาโนซงคออกไซด วธทเหมาะสมในการเคลอบ ก าลงไฟฟาในการประยกตพลาสมาความดนต า ชนดของผาไหม และวธทใชสารเคลอบ (ตวเชอมประสานอะครลค) สารละลายอนภาคนาโนซงคออกไซด

35

รปท 3.4 เครอง Low Pressure Plasma ทใชในการทดลอง 3.6 การทดสอบปรมาณอนภาคนาโนซงคออกไซดในผาไหม

3.6.1 ค านวณปรมาณของสารละลายอนภาคนาโนซงคออกไซดทจะน ามาท าใหเปนความเขมขนตามทตองการ โดยความเขมขนของสารละลายอนภาคนาโนซงคออกไซดทตองการไดแก ความเขมขน 0.3% w/w, 1 % w/w, 2 % w/w, 3 % w/w, 4 % w/w และ 5% w/w ในปรมาณ 500 มลลลตร

3.6.2 แตละวธจะใชเวลาในการแชสายละลายอนภาคนาโนซงคออกไซด 5 นาท 25 นาท 45 นาท และ 60 นาท โดยการแชตองท าการหมน (stir) ไปดวย โดยคนใหเบาทสด ในทนจะใชระดบในการหมนระดบ 1

3.6.3 เมอแชครบแลว จะมผา 2 ชนด จ านวนทงหมดโดยประมาณ 384 ชน โดยม ผาไหมดบ และผาไหม s-code 000020 200102 ชนดละ 192 ชน จากนนใหน าไปเขาตอบอณหภมประมาณ 55 องศาเซลเซยสจนกวาผาจะแหงสนท

3.6.4 เมอแหงสนท ใหทงผาไวในอากาศ ครงชวโมงแลวชงน าหนกอกครง และบนทกผล เพอเปรยบเทยบน าหนกกอนและหลงท าการแชสารละลายอนภาคนาโนซงคออกไซด วามน าหนกเพมขนเทาไหร

3.6.5 น าชนงานไปวดคามมสมผสของผาไหม เพอหาปรมาณการซมของน า 3.6.6 น าชนงานไปซกดวยน าเปลา ดวยวธใชการคนของแทงกวนแมเหลก

36

3.6.7 น าชนงานไปเขาตอบความรอนซงใชอณหภมในการอบทอณหภมประมาณ 55 องศาเซลเซยส รอจนชนงานแหงสนทจรง

3.6.8 เมอออกจากตอบ ทงไวครงชวโมง แลวชงน าหนกอกครง เปรยบเทยบน าหนกหลงจากการซกครงท 1 กบน าหนกหลงแชสารละลายอนภาคนาโนซงคออกไซด บนทกผลและท าการวดมมสมผสของผาไหมทง 2 แบบ

3.6.9 ท าการซกเหมอนการซกครงท 1 และท าการชงน าหนกทกครงหลงจากท าการซก เปรยบเทยบกบน าหนกหลงการแชสารละลายอนภาคนาโนซงคออกไซด บนทกผล และท าการวดมมสมผสสลบกบการซกไปจนถงท าการซกครงท 2 และ 3 จนครบดวยน ากลน

รปท 3.5 วธการทดลองในการทดสอบปรมาณอนภาคนาโนซงคออกไซดในผาไหม

37

รปท 3.6 แบบจ าลองวธการทดสอบปรมาณอนภาคนาโนซงคออกไซดในผาไหม 3.7 การทดสอบวดคามมสมผสของผาไหม

3.7.1 น าผาไหมทไมไดผานการประยกตพลาสมา ทง 2 มาวางแลวหยดน ากลนลงบนชนงานโดยใช ไมโครปเปตปรมาตร 10 ไมโครลตร โดยใหไมโครปเปตอยในแนวตงฉากกบพน ผาไหม และหยดน าโดยไมใหเกดการเปนฟองอากาศ

3.7.2 น าชนงานมาท าการทดสอบกบสารละลายอนภาคนาโนซงคออกไซดโดยใชวธทง 4 วธในการทดสอบ แตละวธจะใชเวลาในการแชสายละลายอนภาคนาโนซงคออกไซด 5 นาท 25 นาท 45 นาท และ 60 นาท ตามล าดบ โดยการแชตองท าการหมนไปดวย โดยใชระดบในการหมนระดบ 1 ทงนเพราะตองการใหสารละลายอนภาคนาโนซงคออกไซดเกดการผสมกบน าทไมมขว (ซงในการทดลองไดใชน ากลน) ในการทดลองนโดยจะน าผาใสลงไปในสารละลายอนภาค- นาโนซงคออกไซดทท าการคนใหเขากนตลอดเวลาโดยใหผามอสระในการเคลอนทตามการหมนของแทงกวนแมเหลก

3.7.3 จากนนจงน ามาหามมสมผสโดยใชโปรแกรม Contact angle measurement software

38

รปท 3.7 เครองวด contact angle

รปท 3.8 แสดงลกษณะรปของผลการวเคราะหของเครองคอมพวเตอร จากโปรแกรม

Contact angle measure software

39

3.8 การวเคราะหลกษณะของพนผวผาไหมโดยใชภาพถายดวยกลองอเลกตรอนแบบสองกราด (SEM) และวเคราะหธาตทเปนองคประกอบในผาไหมดวย EDS

น าชนงานทงหมด กอนท าการทดลอง หลงท าการทดลองทง 4 วธ และทผานการซก โดยตดเปนแผนและดงออกมาเปนเสน เพอน ามาศกษาลกษณะของพนผวของผาไหมทง 2 แบบทงกอนและหลงการประยกตพลาสมา รวมถงผาไหมทชบตวเชอมประสานอะครลค และไมชบตวเชอมประสานอะครลค ดวยกลองอเลกตรอนแบบสองกราด (SEM) โดยใชก าลงขยาย 90 เทา 1,000 เทา และ 5,000 เทา และท าการ EDS เพอดองคประกอบของอนภาคทเกาะทผวผาไหม

รปท 3.9 กลองอเลกตรอนแบบสองกราด (SEM ), LV 3.9 การวเคราะหความหยาบของพนผวผาไหม

เปนเครองมอวเคราะหการวดความหยาบขนพนฐานของ A SURTRONIC 3+ profilometre (Taylor Hobson, SURTRONIC 3+, England) ตวอยางจะแสดงออกมาเปนคา 3 มต และตวเลข ความละเอยด 1 มลลเมตร ถง 4 เซนตเมตร ซงสามารถสแกนเกยวกบสณฐานวทยาขนพนฐานได

40

รปท 3.10 เครองมอวเคราะหการวดความหยาบขนพนฐานของ A SURTRONIC 3+ profilometre

เครองมอวดความหยาบผวแยกออกเปน 2 กลม ไดแกเครองวดความหยาบผวแบบเคลอนทกบแบบตงอยกบท เครองวดความหยาบผวในเครองหนงๆ อาจสามารถวดความหยาบผวไดหลายวธ

เครองวดความหยาบผว คณลกษณะ (Specification) อยางนอยคอเครองวดตองสามารถวดประเภทความหยาบผวทเราตองการได แตนนยงไมพอ ตองดคณลกษณะตอไปนดวย

ชวงการวด (Measuring range) ดวาเครองสามารถวดความหยาบผวไดต าสดและสงสดเทาไร และอยในชวงทเราตองการหรอไม

ความละเอยดของเครองมอ อยางนอยตองมความละเอยดถง 0.01 ไมครอน (mm) ความแมนย า หรอความคลาดเคลอนตองไมมากเกนไป ปกตไมควรเกน +/-10% ขนาดจอแสดงผล ตองพอเหมาะ แสงตองเพยงพอทจะอานขอมลไดงาย อณหภมการใชงาน เนองจากเครองเหลานเปนอปกรณอเลกทรอนค จงมชวงอณหภมท

จะใชงานไดอยางแมนย า ดงนนประเดนนจงมความส าคญมาก ปกตเครองวดจะใชงานไดทอณหภม 10 – 45 องศาเซลเซยส

ขนาด น าหนก รปราง เพอความสะดวกตอการใชงาน ตองการแบบเคลอนทหรอตดตงกบท

ระยะการวด (Evaluation length) จะเลอกทมากหรอนอยกยอมขนกบชนงานทมความประสงคจะวดเปนส าคญ

แหลงจายไฟทใช โดยเฉพาะแบบเคลอนท แบตเตอรรมความส าคญมาก มทงทใชแบตเตอรรธรรมดาและชารจไฟในตว

แผนสอบเทยบ (calibration plate) มความส าคญมาก ตองตรวจสอบมกแผน อยางนอยตองมจ านวนแผนเทากบความสามารถของเครองวดทสามารถวดประเภทของความหยาบได