post-knowledges Archives - MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ

บรรลัยวิทยา: แก้วเก็บอุณหภูมิกับสารตะกั่ว

dtmd-saw — Wed, 21 May 2025 04:35:58 +0000

บรรลัยวิทยา: แก้วเก็บอุณหภูมิกับสารตะกั่ว

ดัดแปลงและเรียบเรียงจากบทความ “บรรลัยวิทยา”
โดย โฆษิต วงค์ปิ่นแก้ว วิศวกรอาวุโส
ทีมวิจัยการวิเคราะห์ความเสียหายและวิศวกรรมการเชื่อถือ
ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค)

ปัจจุบันหลายคนนิยมเลือกใช้ ‘แก้วเก็บอุณหภูมิ’ แทนแก้วพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้ง แก้วเก็บอุณหภูมิสามารถเก็บรักษาอุณหภูมิให้คงที่ จึงใช้บรรจุเครื่องดื่มทั้งร้อนและเย็น

แก้วเก็บอุณหภูมินิยมผลิตจาก ‘สเตนเลสสตีล (stainless steel)’ หรือ ‘เหล็กกล้าไร้สนิม’ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นเกรด JIS SUS304 หรือที่เรียกย่อๆ ว่า เกรด 304 หรือ เกรด 18/8 เหล็กกล้าไร้สนิมเกรดนี้เป็นเกรดที่ใช้กันแพร่หลายมากที่สุดเกรดหนึ่ง และมักใช้ในทำเครื่องครัวต่างๆ เช่น กระทะและหม้อ

เหล็กกล้าไร้สนิมเกรด 304 มีธาตุโครเมียม (Cr) ประมาณ 18 เปอร์เซ็นต์ เพื่อช่วยเพิ่มสมบัติต้านการกัดกร่อน และนิกเกิล (Ni) ประมาณ 8 เปอร์เซ็นต์ ทั้งนี้นิกเกิลจะช่วยเพิ่มสมบัติต้านทานการกัดกร่อน และยังทำให้เหล็กกล้าไร้สนิมเปลี่ยนโครงสร้างเป็นออสเทนไนต์ซึ่งแม่เหล็กดูดไม่ติด

อย่างไรก็ตาม ผู้บริโภคหลายคนมักเข้าใจคลาดเคลื่อนว่าเหล็กกล้าไร้สนิมเกรด 304 มีปัญหาสารตะกั่ว (Pb) ปนเปื้อน เช่นเดียวกับภาชนะที่ทำจากเหล็กและวัสดุอื่นอีกหลายชนิดที่มีข่าวเกี่ยวกับพิษของสารตะกั่ว ซึ่งหากสารตะกั่วสะสมในร่างกายก็จะเป็นอันตรายต่อสุขภาพอย่างร้ายแรง สารตะกั่วทำให้รู้สึกเบื่ออาหาร อ่อนเพลีย ปวดท้อง อาเจียน หรือบางรายอาจถึงขั้นเสียชีวิตได้ ส่วนในเด็กเล็ก พิษของตะกั่วจะขัดขวางการพัฒนาการทางสมองและระบบประสาท ทำให้เด็กเรียนรู้ได้ช้า

ทั้งนี้หากพิจารณาปัญหาการปนเปื้อนของตะกั่วในภาชนะต่างๆ จะพบว่ามาจากการใช้โลหะบัดกรีที่มีส่วนผสมของตะกั่ว การเชื่อมประสานด้วยการบัดกรีจะช่วยป้องกันการรั่วซึมของภาชนะดังกล่าว แต่ในการขึ้นรูปแก้วเก็บอุณหภูมิจะใช้การเชื่อมประสานโดยไม่มีการใช้โลหะเติม นอกจากนี้ส่วนผสมทางเคมีของเหล็กกล้าไร้สนิมเกรด 304 ก็ไม่มีธาตุตะกั่วแต่อย่างใด

นอกจากนี้เหล็กกล้าไร้สนิมเกรด 304 ยังมีค่าความต้านทานการกัดกร่อนสูง (high corrosion resistance) ทำให้มีอัตราการกัดกร่อนที่ต่ำ (low corrosion rate) ดังนั้นการใช้งานทั่วไปในครัวเรือน ไม่ว่าจะสัมผัสกับความร้อน ความเค็ม หรือความเปรี้ยวใดๆ ก็จะไม่ทำให้เกิดการปนเปื้อนของโลหะในอาหาร จนก่อให้เกิดอันตรายจากสารตะกั่วอย่างที่กังวลกัน

อย่างไรก็ตามเพื่อความปลอดภัย ในการเลือกซื้อทุกครั้งผู้บริโภคควรเลือกแก้วเก็บอุณหภูมิจากผู้ผลิตที่น่าเชื่อถือ หรือมองหาตราสัญลักษณ์การรับรองอย่างเช่น มอก. (มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมของไทย) เพื่อให้มั่นใจว่าว่าผลิตภัณฑ์ที่เลือกใช้ผลิตขึ้นจากวัสดุที่มีความปลอดภัยตามมาตรฐาน

The post บรรลัยวิทยา: แก้วเก็บอุณหภูมิกับสารตะกั่ว appeared first on MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.

ผลิต ‘เนื้อเทียม’ อย่างไร..ให้เหมือนเนื้อแท้?

dtmd-saw — Mon, 28 Apr 2025 08:17:31 +0000

ผลิต ‘เนื้อเทียม’ อย่างไร..ให้เหมือนเนื้อแท้?

เรียบเรียงโดย
งานสื่อสารและขับเคลื่อนความรู้ ฝ่ายเผยแพร่เทคโนโลยีวัสดุ

ผู้บริโภคในปัจจุบันใส่ใจสุขภาพและสิ่งแวดล้อมมากขึ้น แนวโน้มหนึ่งคือ การบริโภคผลิตภัณฑ์เนื้อเทียมจากโปรตีนพืช

อย่างไรก็ดี โปรตีนพืชอาจมีเนื้อสัมผัส รสชาติ และกลิ่นไม่ถูกปาก เพื่อแก้ปัญหานี้ ทีมวิจัยวัสดุศาสตร์อาหาร กลุ่มวิจัยเทคโนโลยีโพลิเมอร์ขั้นสูง ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค) สวทช. จึงผนวกความรู้ทางวัสดุศาสตร์เข้ากับวิทยาศาสตร์การอาหาร เพื่อพัฒนาอาหารจากโปรตีนพืชที่ตอบโจทย์ผู้บริโภคกลุ่มต่างๆ

โปรตีนพืชมีโครงสร้างเป็นก้อนกลมซึ่งมีสายเพปไทด์พันกันไปมา ในขณะที่โปรตีนกล้ามเนื้อจัดเรียงตัวเป็นเส้นขนาน การพัฒนาโปรตีนพืชให้มีเนื้อสัมผัสคล้ายเนื้อสัตว์จึงมี 2 แนวทางหลัก ได้แก่

1) Top-down Strategy: ใช้ส่วนประกอบหรือกระบวนการที่ทำให้โครงสร้างปลายทางคล้ายเนื้อสัตว์ เช่น การปั่นผสม (mixing/blending) และเอ็กซ์ทรูชัน (extrusion)
2) Bottom-up Strategy: สร้างเส้นใยทีละเส้นจากระดับโมเลกุลจนได้โครงสร้างกล้ามเนื้อ เช่น พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ

แนวทางแรกสามารถผลิตในระดับอุตสาหกรรมได้ง่ายกว่า โดยเฉพาะการปั่นผสม ซึ่งใช้เครื่องจักรทั่วไปและมีต้นทุนไม่สูง แต่เส้นใยที่ได้จะสั้นกว่าเส้นใยที่ได้จากเอ็กซ์ทรูชัน ส่วนแนวทางที่ 2 มีต้นทุนสูง ใช้ระยะเวลานานในการขึ้นรูปชิ้นเนื้อ และขยายสเกลได้ยาก ทีมวิจัยเอ็มเทคจึงเน้นการพัฒนาผลิตภัณฑ์เนื้อเทียมด้วยวิธีปั่นผสมและเอ็กซ์ทรูชัน

อย่างไรก็ดี เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติก็มีประโยชน์ในการพัฒนาอาหารเฉพาะบุคคล เนื่องจากปรับวัตถุดิบตามปริมาณสารอาหารสำคัญให้เหมาะกับแต่ละบุคคลได้ จากนั้นจึงขึ้นรูปให้มีโครงสร้าง รูปร่าง และเนื้อสัมผัสที่ต้องการ แล้วปรุงสุกในขั้นตอนสุดท้าย

การปั่นผสม เป็นวิธีที่ไม่ทำลายโครงสร้างโปรตีน แต่ใช้การผสมส่วนประกอบต่างๆ เข้าด้วยกัน แล้วทำให้เกิดการแยกเฟส เพื่อให้เกิดโครงสร้างจัดเรียงเป็นชั้น ทำให้ผลิตภัณฑ์มีเนื้อสัมผัสคล้ายเนื้อสัตว์

เอ็มเทคใช้การปั่นผสมพัฒนาผลิตภัณฑ์เนื้อไก่ (Ve-Chick) ในรูปแบบอาหารพร้อมบริโภคและพรีมิกซ์ และอาหารทะเล (Ve-Sea) เช่น กุ้ง ปลา และปลาหมึก

กระบวนการเอ็กซ์ทรูชัน มีเครื่องเอ็กซ์ทรูเดอร์ 2 แบบ แบบแรก คือเครื่องเอ็กทรูเดอร์ความชื้นสูงซึ่งมีหัวดาย (die) ยาว ทำให้โปรตีนที่ออกจากหัวดายเย็นตัวช้าๆ และจัดเรียงตัวในทิศทางเดียวกัน เนื้อเทียมที่ได้มีความชื้นสูงราว 65-70% และมีโปรตีนที่ใกล้เคียงหรือมากกว่าเนื้อจริง ผลิตภัณฑ์มีลักษณะเส้นใยใกล้เคียงเนื้อสัตว์ เอ็มเทคพัฒนาเนื้อเทียมความชื้นสูงด้วยเครื่องแบบนี้

แบบที่สองเป็นเอ็กทรูเดอร์แบบความชื้นต่ำซึ่งมีหัวดายสั้น เมื่อไอน้ำในโปรตีนที่ออกจากหัวดายกระทบอากาศภายนอกที่มีอุณหภูมิและแรงดันที่ต่ำกว่า ไอน้ำก็จะระเหยเกิดโพรงอากาศในผลิตภัณฑ์ ผลิตภัณฑ์จากเครื่องแบบนี้ เช่น โปรตีนเกษตร

ติดต่อข้อมูลเพิ่มเติม
คุณชนิต วานิกานุกูล
งานประสานธุรกิจและอุตสาหกรรม ฝ่ายพัฒนาธุรกิจ
โทรศัพท์ 0 2564 6500 ต่อ 4788
อีเมล: chanitw@mtec.or.th

The post ผลิต ‘เนื้อเทียม’ อย่างไร..ให้เหมือนเนื้อแท้? appeared first on MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.

ส่องทิศทาง ‘อาหารแห่งอนาคต’

dtmd-saw — Mon, 28 Apr 2025 08:06:21 +0000

ส่องทิศทาง ‘อาหารแห่งอนาคต’

อาหารเป็นหนึ่งในปัจจัย 4 ที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิต จากสภาพการณ์ต่างๆ ในปัจจุบันไม่ว่าจะเรื่องเศรษฐกิจชะลอตัว จำนวนประชากรที่เพิ่มขึ้น สังคมผู้สูงอายุ โรคระบาด การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และการขาดแคลนทรัพยากร ล้วนส่งผลกระทบต่อการผลิตและการบริโภคอาหาร

ด้วยเหตุนี้ การวิจัยและพัฒนาจึงมีบทบาทสำคัญในการเตรียมความพร้อมสำหรับอุตสาหกรรมอาหารแห่งอนาคต ที่มุ่งสู่อาหารปลอดภัย มีประโยชน์ต่อสุขภาพ ตอบสนองการใช้ชีวิตของคน ใช้เทคโนโลยีในการผลิต ตอบโจทย์ความยั่งยืน และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ทั้งนี้แนวโน้มที่มาแรงและน่าจับตาแบ่งเป็น 4 กลุ่ม ได้แก่

• อาหารที่ให้ประโยชน์เชิงหน้าที่ (Functional Food): อาหารและเครื่องดื่มที่ประกอบด้วยสารสำคัญ หรือสารออกฤทธิ์ที่มีคุณค่าทางโภชนาการพื้นฐาน และมีส่วนช่วยป้องกัน รวมถึงลดความเสี่ยงในการเกิดโรคต่างๆ
• อาหารทางการแพทย์และอาหารเฉพาะบุคคล (Medical & Personalized Food): กลุ่มผลิตภัณฑ์ที่ไม่ใช่ยาหรืออาหารเสริม ที่มีโภชนาการที่เหมาะสมกับแต่ละบุคคล หรือผู้ป่วยที่ต้องรักษาโรคเป็นการเฉพาะ
• อาหารโปรตีนทางเลือก/อาหารนวัตกรรม (Alternative Protein Food /Novel Food: Plant, Insect, Cultured Meat): โปรตีนทางเลือกจากกลุ่มที่ไม่ใช่ปศุสัตว์เดิมที่ผลิตขึ้นใหม่โดยใช้เทคโนโลยี
• อาหารจากเกษตรอินทรีย์ (Organic Food): กลุ่มผลิตภัณฑ์ที่ได้จากผลิตผลทางการเกษตรที่ปลอดภัยจากสารเคมี

ทีมวิจัยวัสดุศาสตร์อาหาร กลุ่มวิจัยเทคโนโลยีโพลิเมอร์ขั้นสูง ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค) สวทช. มุ่งมั่นวิจัยและพัฒนาอาหารที่มีผลกระทบสูง โดยมีเป้าหมายหลักคือ การพัฒนาอาหารที่คำนึงถึงผลกระทบต่อสุขภาพของผู้บริโภค สิ่งแวดล้อม และความยั่งยืน

ทีมวิจัยดำเนินการโดยบูรณาการองค์ความรู้ในศาสตร์ต่างๆ และประยุกต์เทคโนโลยีหลัก (core technology) ของทีม ได้แก่ การออกแบบโครงสร้างอาหาร (food structure design) กระบวนการเปลี่ยนแปลงสภาพอาหารภายในช่องปากและการย่อยอาหาร (food oral processing & food digestion) และสารปรับปรุงเนื้อสัมผัสและพฤติกรรมการไหลของอาหาร (texture/rheology modifier)

ตัวอย่างผลงานวิจัยที่ตามแนวโน้มที่กล่าวมา เช่น

อาหารที่ให้ประโยชน์เชิงหน้าที่ พัฒนาเพกติกโอลิโกแซคคาไรด์ (pectic oligosaccharides, POS) ซึ่งเป็นใยอาหารที่สกัดจากเปลือกส้มโอมีหน้าที่เป็นพรีไบโอติก ช่วยส่งเสริมการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ดีในลำไส้

อาหารทางการแพทย์และอาหารเฉพาะบุคคล พัฒนาเนื้อสัตว์บดเคี้ยวง่ายสำหรับผู้สูงอายุ ผงเพิ่มความหนืดสำหรับผู้มีภาวะกลืนลำบาก อาหารปั่นสำเร็จรูปสำหรับผู้ได้รับอาหารทางสายยาง อาหารปราศจากกลูเตน นม ไข่ สำหรับคนแพ้ และอาหารสุขภาพที่มีไขมันต่ำ

อาหารโปรตีนทางเลือก/อาหารนวัตกรรม พัฒนาผลิตภัณฑ์เนื้อไก่และอาหารทะเลจากโปรตีนจากพืช และเครื่องดื่มเจลลีโปรตีนถั่วเขียว

The post ส่องทิศทาง ‘อาหารแห่งอนาคต’ appeared first on MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.

บริการทดสอบการทำงานเชิงหน้าที่ของเซลล์ เพื่อตอบโจทย์งานวิจัยและการพัฒนาผลิตภัณฑ์

dtmd-saw — Tue, 01 Apr 2025 03:48:42 +0000

บริการทดสอบการทำงานเชิงหน้าที่ของเซลล์ เพื่อตอบโจทย์งานวิจัยและการพัฒนาผลิตภัณฑ์

ทีมวิจัยวิศวกรรมเนื้อเยื่อ (tissue engineering team) ภายใต้กลุ่มวิจัยวัสดุและอุปกรณ์เฉพาะทางชีวภาพของศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (MTEC) สวทช. มีพันธกิจในการสร้างองค์ความรู้และพัฒนาเทคโนโลยีวิศวกรรมเนื้อเยื่อกระดูกและกระดูกอ่อน โดยทีมวิจัยมีความเชี่ยวชาญในการเพาะเลี้ยงเซลล์ชนิดต่างๆ ทั้งเซลล์มนุษย์และเซลล์สัตว์ รวมทั้งมีเครื่องมือที่ทันสมัย สามารถให้บริการวิเคราะห์ทดสอบการทำงานเชิงหน้าที่ของเซลล์ในหลายรูปแบบ

ตัวอย่างการวิเคราะห์ทดสอบ เช่น การเพาะเลี้ยงเซลล์แบบ 2 มิติบนจานอาหารหรือบนวัสดุทางการแพทย์ การเพาะเลี้ยงเซลล์แบบ 3 มิติร่วมกับวัสดุโครงร่างรองรับเซลล์ และการเพาะเลี้ยงเซลล์แบบก้อนกลมสามมิติเพื่อจำลองการเจริญเติบโตและทำหน้าที่ของเซลล์จากอวัยวะต่างๆ

การวิเคราะห์ทดสอบเหล่านี้เป็นหนึ่งในขั้นตอนสำคัญในการวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์ เช่น วัสดุชีวภาพ วัสดุการแพทย์ สารสกัดจากพืชและสัตว์ สมุนไพร ผลิตภัณฑ์เสริมอาหารสำหรับคนและสัตว์ เพื่อประเมินประสิทธิภาพและความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ ไม่ว่าจะเป็นผลิตภัณฑ์ที่พัฒนาโดยหน่วยงานภาครัฐและภาคเอกชน ครอบคลุมอุตสาหกรรมยาและสารเสริมอาหาร

บริการวิเคราะห์ทดสอบด้านเซลล์ มีดังนี้

การทดสอบความเป็นพิษ เพื่อประเมินความเป็นพิษ ของผลิตภัณฑ์ต่อเซลล์มนุษย์และเซลล์สัตว์ เช่น เซลล์ไฟโบรบลาสต์ เซลล์กระดูก เซลล์กระดูกอ่อน เซลล์ผิวหนัง เซลล์มะเร็ง
การทดสอบการทำงานของเซลล์กระดูกอ่อนข้อเข่า เพื่อวิเคราะห์ประสิทธิภาพของสารตัวอย่างต่อการกระตุ้นการทำงานของเซลล์กระดูกอ่อนข้อเข่าให้มีการสร้างและสะสมสารประกอบนอกเซลล์ที่จำเป็นต่อการพัฒนาเป็นเนื้อเยื่อกระดูกอ่อน
การทดสอบการทำงานของเซลล์กระดูก เพื่อทดสอบความสามารถของสารตัวอย่างในการกระตุ้นให้เซลล์กระดูกมีการเจริญเติบโต มีการสะสมแร่ธาตุ และสร้างโปรตีนที่จำเพาะต่อการสร้างกระดูก
การทดสอบฤทธิ์สมานแผล เพื่อทดสอบฤทธิ์ของสารตัวอย่างที่สามารถกระตุ้นกระบวนการซ่อมแซมตัวเองของเซลล์ผิวหนังภายหลังการบาดเจ็บ
การทดสอบด้วยเซลล์ต้นกำเนิดมนุษย์ เพื่อทดสอบฤทธิ์ของสารตัวอย่างที่ส่งผลต่อการเจริญเติบโต และการพัฒนาเปลี่ยนแปลงของเซลล์ต้นกำเนิดไปเป็นเซลล์จำเพาะ เช่น เซลล์กระดูก เซลล์กระดูกอ่อน
การทดสอบสมบัติทางชีวภาพ เพื่อประเมินความเข้ากันได้ทางชีวภาพของผลิตภัณฑ์กับเซลล์ชนิดต่างๆ
การให้คำปรึกษา เพื่อวางแผนงานและกำหนดแนวทางร่วมกับนักวิจัยและผู้ประกอบการในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ให้มีความปลอดภัยและมีสมบัติทางชีวภาพตรงตามความต้องการ

ผู้ที่สนใจทดสอบผลิตภัณฑ์ต่อการเจริญเติบโตและการทำหน้าที่ของเซลล์สามารถขอรับบริการได้ทั้งแบบร่วมวิจัยและจ้างวิจัย

ติดต่อข้อมูลเพิ่มเติม
งานประสานธุรกิจและอุตสาหกรรม
โทรศัพท์: 02 564 6500 ต่อ 4782-4789 (ฝ่ายพัฒนาธุรกิจ)
ต่อ 74623 (ดร.พชรพรรณ สนธิไทย) และต่อ 4431, 4456 (ดร.ปวีณา อุปนันต์)
Email : BDD-IBL@mtec.or.th

The post บริการทดสอบการทำงานเชิงหน้าที่ของเซลล์ เพื่อตอบโจทย์งานวิจัยและการพัฒนาผลิตภัณฑ์ appeared first on MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.

XCT: เครื่องมือตรวจสอบโครงสร้างแบบละเอียดและแม่นยำโดยไม่ทำลายตัวอย่าง

dtmd-saw — Tue, 11 Mar 2025 01:53:37 +0000

XCT: เครื่องมือตรวจสอบโครงสร้างแบบละเอียดและแม่นยำโดยไม่ทำลายตัวอย่าง

เทคนิคเอกซเรย์คอมพิวโทโมกราฟี (X-ray Computed Tomography: XCT) เป็นเครื่องมือวิเคราะห์โครงสร้างของวัสดุที่นักวิจัยและนักอุตสาหกรรมนิยมใช้เพื่อตรวจสอบโครงสร้างภายในของชิ้นส่วนตัวอย่าง

ในการทดสอบด้วยเทคนิค XCT จะใช้รังสีเอกซ์ฉายไปที่ตัวอย่างที่ติดตั้งบนแท่น โดยแท่นสามารถหมุนรอบตัวเอง 360° รังสีเอกซ์ที่ทะลุผ่านตัวอย่างจะได้รับการตรวจวัดโดยอุปกรณ์ตรวจจับสัญญาณ (dectector) จากนั้นสัญญาณจะได้รับการประมวลผลให้กลายเป็นชุดภาพสองมิติ (2D) และซอฟต์แวร์ขั้นสูง จะประกอบสร้างชุดภาพสองมิติให้กลายเป็นภาพสามมิติ (3D) ซึ่งสามารถนำไปวิเคราะห์ผลด้วยโปรแกรมวิเคราะห์ทดสอบสำหรับภาพสามมิติต่อไป

จุดเด่นของการวิเคราะห์โครงสร้างภายในด้วยเทคนิค XCT ได้แก่

ชิ้นงานที่ต้องการทดสอบไม่ต้องผ่านการเตรียมตัวอย่าง
XCT ช่วยให้มองเห็นลักษณะภายนอกและภายในของวัสดุ โดยไม่ทำลายหรือเปลี่ยนแปลงชิ้นส่วนที่ได้รับการตรวจสอบ (Non-Destructive Testing: NDT)
XCT สามารถใช้วิเคราะห์วัสดุหลากหลายประเภทที่ประกอบเป็นชิ้นงาน ไม่ว่าจะเป็นโลหะ โพลิเมอร์ เซรามิก คอมโพสิท วัสดุชีวภาพ รวมถึงของเหลว ของแข็ง และสิ่งที่มีชีวิต (ที่ผ่านการเตรียมตัวอย่างที่เหมาะสม)
ภาพสามมิติที่ได้สามารถนำมาวิเคราะห์ผลผ่านโปรแกรมที่มีโมดูลสำหรับการวิเคราะห์ เช่น โปรแกรมวิเคราะห์ข้อบกพร่องภายใน ความพรุน จุดบกพร่อง สารเติม/สารปนเปื้อน (inclusion) การเรียงตัวของเส้นใยในวัสดุผสม และวิศวกรรมย้อนรอย
ผลการวิเคราะห์สามารถส่งออกในหลากหลายรูปแบบ เช่น ไฟล์ภาพสองมิติ (2D)/Stacked Images ไฟล์ข้อมูลผลการวิเคราะห์ (เช่น .CSV) ไฟล์วีดีโอ (เช่น .AVI, .wmv) ไฟล์ออกแบบ (เช่น CAD, .stl) ไฟล์ Surface Mesh และ Volume Mesh รวมทั้งรายงานผลการวิเคราะห์ตามความต้องการของผู้รับบริการ

อย่างไรก็ตาม มีข้อควรพิจารณาในการเลือกใช้งานเทคนิค XCT เช่น ความเหมาะสมของวัสดุที่ใช้ ความละเอียดของภาพ และความซับซ้อนในการประมวลผลข้อมูล รวมถึงขีดจำกัดของเครื่องมือประกอบด้วยเช่นกัน

ปัจจุบันศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (MTEC) เปิดให้บริการเพื่อวิเคราะห์โครงสร้างของชิ้นงาน/ วัสดุ ด้วยเทคนิค XCT และมีบุคลากรด้านเทคนิคที่มีความชำนาญพร้อมให้คำปรึกษา

ทั้งนี้การให้บริการเทคโนโลยีการวิเคราะห์ด้วยเทคนิค XCT เป็นส่วนหนึ่งของการมุ่งมั่นพัฒนาเทคโนโลยีทางด้านวัสดุศาสตร์ของ MTEC เพื่อสนับสนุนความก้าวหน้าทางการวิจัยและเชิงนวัตกรรมอุตสาหกรรมของประเทศ เป็นประโยชน์ในเชิงลึกสำหรับใช้งาน และหวังว่าจะสามารถช่วยต่อยอดนวัตกรรมในสาขาและงานของผู้สนใจได้ในอนาคต

ติดต่อข้อมูลเพิ่มเติม
เจ้าหน้าที่ XCT หรือ คุณพิชญานิน คำลือ
โทรศัพท์ 02 564 6500 ต่อ 4136
Email : XCT@mtec.or.th หรือ phitchayanin.kha@ncr.nstda.or.th

ดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ https://www.mtec.or.th/technical-service-2-xct/

The post XCT: เครื่องมือตรวจสอบโครงสร้างแบบละเอียดและแม่นยำโดยไม่ทำลายตัวอย่าง appeared first on MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.

ทำไมจึงกล่าวว่านรกใช้กระทะ ‘ทองแดง’? มุมมองเชิงวัสดุศาสตร์

dtmd-saw — Tue, 11 Mar 2025 01:35:58 +0000

ทำไมจึงกล่าวว่านรกใช้กระทะ ‘ทองแดง’? มุมมองเชิงวัสดุศาสตร์

บางท่านอาจเคยเห็นคำว่า ‘โลหกุมภีนรก’ จากหนังสือไตรภูมิพระร่วง ซึ่งแปลตรงตัวหมายถึง นรกหม้อโลหะ แต่หลายคนมักเรียกว่า ‘นรกกระทะทองแดง’

ประเด็นความเชื่อในเชิงวัฒนธรรมนี้มีแง่มุมทางวิชาการที่น่าขบคิดว่า เหตุใดจึงต้องเป็นกระทะ ‘ทองแดง’ บทความนี้จะให้มุมมองในเชิงวัสดุศาสตร์และเกร็ดน่าสนใจอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง

สภาพการนำความร้อน เป็นแง่มุมแรกที่เราต้องพิจารณาในการใช้งาน เพราะหากโลหะที่เลือกใช้มีสมบัติการนำความร้อนที่ต่ำ ก็อาจจะส่งผลให้อุณหภูมิในแต่ละตำแหน่งของกระทะแตกต่างกันได้ ดังนั้น กระทะที่เหมาะสมจึงต้องนำความร้อนได้ดี

หากพิจารณาสภาพการนำความร้อนของโลหะ (thermal conductivity) จะพบว่าโลหะเงินมีค่าสภาพการนำความร้อนสูงสุด แต่ทว่าโลหะเงินบริสุทธิ์มีสมบัติทางกลที่ไม่ดี เนื่องจากมีความแข็งแรงต่ำ จึงนิ่มและเสียรูปได้ง่ายเมื่อได้รับความร้อน

เนื่องจากกระทะต้องถูกใช้เป็นเวลานาน อีกสมบัติหนึ่งที่ต้องคำนึงถึงคือ ความต้านทานการกัดกร่อน (corrosion resistance)

หากพิจารณาโลหะที่ได้รับความนิยมในการทำกระทะอย่างเหล็กจะพบว่าแม้เหล็กมีสภาพการนำความร้อนดีในระดับหนึ่ง แต่ข้อด้อยสำคัญคือเกิดการกัดกร่อนง่าย (ภาษาพูดเรียกว่าเกิดสนิมง่าย)

นอกจากนี้ ยังน่ารู้ด้วยว่าเหล็กสามารถชะละลายและเจือปนในน้ำต้มได้ ดังนั้นเราจึงไม่ใช้กระทะเหล็กทำอาหารหรือขนมที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบหลัก เนื่องจากจะทำให้สีและรสชาติอาหารเปลี่ยนแปลงไป

แล้วอะลูมิเนียมล่ะ? แม้ว่าโลหะอะลูมิเนียมมีสภาพการนำความร้อนที่ดี แต่ก็เกิดการกัดกร่อนได้ง่ายหากสัมผัสกับเกลือหรืออยู่ในสภาวะที่เป็นกรดสูง ในทางปฏิบัติเราจึงไม่ควรใช้ภาชนะอะลูมิเนียมสัมผัสกับอาหารที่มีรสเปรี้ยวเป็นระยะเวลานาน

ส่วนเหล็กกล้าไร้สนิมหรือสเตนเลสสตีล (stainless steel) แม้ว่าสเตนเลสเกรด 304 ที่เราคุ้นชินจะทนต่อการกัดกร่อนได้ดี แต่ก็มีค่าการนำความร้อนต่ำ ตำแหน่งที่อยู่ใกล้เปลวไฟจะร้อนกว่าบริเวณอื่น ซึ่งอาจทำให้บริเวณกลางกระทะเกิดรอยไหม้ได้

สุดท้ายหากคิดถึงทองเหลืองซึ่งทนการกัดกร่อนและนำความร้อนที่ดีใกล้เคียงทองแดง แต่เนื่องจากทองเหลืองเป็นโลหะผสมของทองแดงกับสังกะสี ดังนั้นหากใช้งานนานเข้าก็จะเกิดการกัดกร่อนชนิดดีอัลลอยอิง (dealloying) ซึ่งจะทำให้เกิดรูพรุนขนาดเล็กที่ผิวของโลหะได้

โดยสรุป กระทะทองแดงจึงนับว่าเหมาะสมกับการใช้งานมากที่สุด เนื่องจากทองแดงนำความร้อนดีและยังสามารถสร้างฟิล์มออกไซด์ที่ทนต่อการกัดกร่อนได้ และนี่คือเหตุผลหลักที่ทำให้มีการพูดถึง ‘กระทะทองแดง’ ในความเชื่อเชิงวัฒนธรรม เช่น นรก

The post ทำไมจึงกล่าวว่านรกใช้กระทะ ‘ทองแดง’? มุมมองเชิงวัสดุศาสตร์ appeared first on MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.

ผลิตภัณฑ์พลาสติกบนพื้นฐานแนวคิดเศรษฐกิจหมุนเวียน

dtmd-saw — Wed, 06 Mar 2024 08:08:10 +0000

ผลิตภัณฑ์พลาสติกบนพื้นฐานแนวคิดเศรษฐกิจหมุนเวียน

เรียบเรียงโดย
งานสื่อสารและขับเคลื่อนความรู้
ฝ่ายเผยแพร่เทคโนโลยีวัสดุ

สืบเนื่องจากการบรรยายเรื่องความซับซ้อนและความสามารถในการรีไซเคิลของพลาสติก (Complexity & Recyclability Aspect) โดย ดร.อศิรา เฟื่องฟูชาติ นักวิจัยอาวุโสและผู้อำนวยการหน่วยวิจัยเทคโนโลยีโพลิเมอร์ขั้นสูง ในการฝึกอบรมหลักสูตรเข้มข้น (Intensive Course Report) ในหัวข้อ “การออกแบบผลิตภัณฑ์พลาสติกตามแนวคิดเศรษฐกิจหมุนเวียน (Designing Plastic Products in Circular Economy)” ที่จัดขึ้นเมื่อวันที่ 1–2, 9–10, 16 และ 23 มิถุนายน 2564 ผู้เขียนจึงขอดึงประเด็นสำคัญมาเล่าในรูปแบบของการถาม-ตอบ

แนวทางในการแก้ปัญหาขยะพลาสติกและไมโครพลาสติกที่ปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อมคือการเลิกใช้พลาสติกไปเลยใช่หรือไม่

การเลิกใช้พลาสติกไม่ใช่ทางออก ด้วยที่พลาสติกเป็นวัสดุที่สนับสนุนอุตสาหกรรมอื่นๆ ให้ใช้ทรัพยากรได้อย่างมีประสิทธิภาพ (และการใช้วัสดุอื่นทดแทนอาจก่อปัญหามากกว่า) สิ่งที่เราควรจะทำคือเราควรใช้พลาสติกเท่าที่จำเป็น และควรผลิตเท่าที่จำเป็นด้วย เราจึงควรวางแผนหรือออกแบบตั้งแต่ต้นเพื่อตอบโจทย์ของผู้ใช้งานด้วยการใช้วัสดุอย่างมีประสิทธิภาพ และพยายามคงคุณค่าของผลิตภัณฑ์และวัสดุให้ยาวนานที่สุดเพื่อไม่ให้กลายเป็นขยะ แต่ถ้าหากไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้ก็ให้เปลี่ยนขยะที่เกิดขี้นนี้ให้เป็นทรัพยากรรอบสอง (secondary resources) โดยสหภาพยุโรปได้ออกคำสั่งในการบริหารจัดการขยะ (EU waste framework directive) เพื่อป้องกันและลดผลกระทบด้านลบที่เกิดจากการผลิตและการจัดการขยะ และปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้ทรัพยากร ซึ่งคำสั่งนี้มีการกำหนดลำดับชั้นในการจัดการขยะ (waste hierarchy) เพื่อให้ประเทศสมาชิกนำไปใช้ และไม่นานมานี้สหภาพยุโรปได้มีแผนปฏิบัติการด้านเศรษฐกิจหมุนเวียนฉบับใหม่ (the new Circular Economy Action Plan) และคำสั่งว่าด้วยการใช้พลาสติกแบบใช้ครั้งเดียว (Single Use Plastics Directive) เพื่อลดปริมาณขยะพลาสติกโดยเฉพาะพลาสติกที่ใช้ครั้งเดียวทิ้ง

การกำหนดลำดับชั้นในการจัดการขยะ (waste hierarchy) มีความสำคัญอย่างไร

การกำหนดลำดับชั้นในการจัดการขยะมีความสำคัญในแง่เป็นแนวทางปฏิบัติที่เหมาะสมและดีต่อสิ่งแวดล้อม แบ่งเป็น 5 ขั้นตอนตามลำดับความสำคัญดังนี้

ขั้นตอนที่ 1 การป้องกันการเกิดขยะ (prevention) คือ การลดการสร้างขยะ (ทั้งการใช้และผลิตเท่าที่จำเป็น) และไม่ใส่สารเคมีอันตรายในผลิตภัณฑ์
ขั้นตอนที่ 2 การนำกลับมาใช้ซ้ำ (reuse) ซึ่งต้องมีระบบรับรองการใช้ซ้ำ รวมถึงการผลิตซ้ำ (remanufacturing) โดยขั้นตอนที่ 1 และ 2 เป็นทางเลือกที่ควรทำมากที่สุด
ขั้นตอนที่ 3 การรีไซเคิล (recycling) เป็นการคงคุณค่าในรูปแบบของวัสดุด้วยการนำกลับมาใช้ใหม่ในการผลิตผลิตภัณฑ์
ขั้นตอนที่ 4 การแปรรูปเพื่อเปลี่ยนเป็นพลังงาน (energy recovery) เป็นการนำขยะมาเป็นเชื้อเพลิงสำหรับผลิตพลังงานและความร้อน
ขั้นตอนที่ 5 การฝังกลบและการเผาขยะโดยไม่ได้นำพลังงานกลับคืนมา (disposal) ซึ่งควรเป็นทางเลือกสุดท้าย

เศรษฐกิจพลาสติกใหม่คืออะไร และมีจุดมุ่งหมายอย่างไร

เศรษฐกิจพลาสติกใหม่ (new plastic economy) คือ การเสนอแนวคิดใหม่เพื่อไม่ให้พลาสติกถูกทิ้งไปเป็นขยะ โดยอาศัยหลักการของเศรษฐกิจหมุนเวียนมาประยุกต์ใช้กับระบบอุตสาหกรรมทั้งการผลิตและการบริการที่เกี่ยวข้องกับพลาสติกที่มุ่งหมาย (ตั้งใจและออกแบบตั้งแต่ต้น) ในการฟื้นสภาพและปฏิรูปฟื้นฟู (restorative and regenerative by design/intention) เศรษฐกิจพลาสติกใหม่นี้มีจุดมุ่งหมายหลัก 3 ประการ ได้แก่

1. สร้างเศรษฐกิจของพลาสติกหลังการใช้งานแบบที่มุ่งเน้นด้านประสิทธิผล โดยทำในสิ่งที่ควรและวางแผนมาแต่ต้นทางด้วยการหมุนเวียนผลิตภัณฑ์และวัสดุเพื่อให้คงคุณค่าและเกิดประโยชน์สูงสุด ซึ่งข้อนี้เป็นสิ่งที่สำคัญเป็นอันดับแรกของเศรษฐกิจพลาสติกใหม่ เพราะจะช่วยให้อีก 2 ข้อด้านล่างเกิดได้จริง
2. ลดการหลุดลอดของพลาสติกสู่ธรรมชาติและลดการก่อผลกระทบเชิงลบจากพลาสติก
3. ในการใช้งานใดที่เหมาะสม (ทั้งฟังก์ชันและการลดก่อผลกระทบตลอดวงจรชีวิต) ให้เปลี่ยนมาใช้พลาสติกจากแหล่งทรัพยากรหมุนเวียนแทน เช่น พลาสติกที่ผลิตจากก๊าซเรือนกระจก (GHG based plastic) หรือแหล่งชีวภาพ

จุดมุ่งหมายของเศรษฐกิจพลาสติกใหม่
ที่มา: The New Plastics Economy (2016) – Rethinking the future of plastics

ถ้าเราไม่ปรับเปลี่ยนวิถีชีวิตจากเศรษฐกิจแบบเส้นตรงไปสู่เศรษฐกิจหมุนเวียนจะเป็นอย่างไร

ถ้าเรายังคงวิถีชีวิตแบบเส้นตรงคือ ผลิต ใช้ และทิ้ง ผลกระทบเชิงลบจะทวีความรุนแรงขึ้นตามภาพ โดยเปรียบเทียบระหว่างปี 2014 กับปี 2050 เราจะต้องดึงทรัพยากรขึ้นมาเพื่อผลิตพลาสติกให้มีปริมาณสูงขึ้นถึง 4 เท่า ในมหาสมุทรอาจจะมีพลาสติกในสัดส่วนโดยน้ำหนักที่มากกว่าปลา การผลิตพลาสติกจะใช้น้ำมันที่ผลิตได้ทั้งโลกในสัดส่วนที่สูงขึ้นจาก 6% ไปเป็นประมาณ 20% และมีส่วนแบ่งในงบประมาณคาร์บอนทั่วโลก (The global carbon budget) ประมาณ 15%

การคาดการณ์การเติบโตของปริมาณพลาสติก ผลต่อสภาวะแวดล้อม และการใช้น้ำมัน
ที่มา: The New Plastics Economy (2016) – Rethinking the future of plastics

แต่ถ้าเราปรับตัวอย่างเป็นระบบตามแนวคิดเศรษฐกิจหมุมเวียน มีการคาดการณ์ว่า ในปี 2040 จะสามารถลดมลภาวะจากพลาสติกในมหาสมุทร (ocean pollution) ได้ถึง 80% และลดขยะพลาสติกที่จัดการอย่างไม่ถูกต้องให้เหลือเพียง 10%

การวิเคราะห์แบบเวดจ์ (Wedges analysis) แสดงผลลัพธ์ของพลาสติกในสถานการณ์
ที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างเป็นระบบ
ที่มา: https://www.systemiq.earth/wp-content/uploads/2020/07/Breaking-the-Plastic-Wave-One-Pager.pdf

พลาสติกประเภทใดบ้างที่สามารถนำไปรีไซเคิลได้

พลาสติกเป็นชื่อเรียกโดยทั่วไปของโพลิเมอร์ที่สามารถนำไปหลอมใหม่ได้ โดยมีชื่อเต็มว่า เทอร์โมพลาสติก (thermoplastics) โดยทั่วไปพลาสติกจะผสมกับสารเติมแต่งต่างๆ และสามารถนำมาขึ้นรูปโดยการใช้แม่พิมพ์ หรือการอัดรีดให้เป็นผลิตภัณฑ์ พลาสติกเป็นโพลิเมอร์ที่มีโครงสร้างเป็นสายโซ่และหลายโมเลกุลจะเกาะเกี่ยวกัน ในขณะที่โพลิเมอร์ที่ไม่สามารถนำไปหลอมใหม่ได้เรียก เทอร์โมเซ็ต (thermosets) จะมีโครงสร้างเป็นร่างแหที่เชื่อมต่อกันดัวยพันธะเคมี

พลาสติกเป็นวัสดุที่สามารถนำไปรีไซเคิลได้และจะมีสัญลักษณ์ตัวเลข 1-7 เพื่อระบุชนิดของพลาสติก

ตารางแสดงพลาสติกชนิดต่างๆ ที่สามารถนำไปรีไซเคิลได้
ดูข้อมูลเพิ่มเติมได้จาก https://plasticsrecycling.org/images/Programs/Beyond_Bottles/Resin_ID_codes_and_recycled_products.jpg

ความสำคัญและประสิทธิภาพของการรีไซเคิลในปัจจุบัน

การรีไซเคิลมีความสำคัญในแง่เป็นจุดวกกลับที่สำคัญของ Plastic Circular Stream อย่างน้อยถ้าเราไม่สามารถรักษาคุณค่าของผลิตภัณฑ์ได้แต่ก็ยังรักษาคุณค่าของวัสดุไว้ได้ อย่างไรก็ดี แม้การรีไซเคิลเริ่มทำมานานแล้ว แต่ประสิทธิภาพการนำพลาสติกวนกลับมาใช้ใหม่ยังน้อยเพราะมักปนเปื้อนและแยกยาก โดยเฉพาะบรรจุภัณฑ์พลาสติกที่ใช้งานสั้นๆ เพียงครั้งเดียว (single-used plastics) ทั้งที่มีอายุขัยยาว พลาสติกที่ใช้งานกันทั่วไป (commodity plastics) เหล่านี้ มีประมาณ 60% ของปริมาณขยะ (waste stream) ซึ่งรีไซเคิลได้ทั้งหมด แต่ในทางปฏิบัติกลับมีการรีไซเคิลเพียง 14% ส่วนที่เหลือถูกนำไปฝัง เผา และหลุดลอดไปสู่สิ่งแวดล้อม ทั้งนี้ยังพบว่ามีเพียง 2% เท่านั้นที่รีไซเคิลได้อย่างมีประสิทธิผล คือสามารถนำไปผลิตเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีคุณค่าของวัสดุที่เทียบเท่าหรือสูงกว่าเดิม

ภาพรวมของการผลิตขยะบรรจุภัณฑ์พลาสติกจากทั่วโลก
ที่มา : UNEP (2018) – SINGLE-USE PLASTICS: A Roadmap for Sustainability

ความซับซ้อนของพลาสติกมีความเชื่อมโยงอย่างไรกับการรีไซเคิล

สาเหตุที่การรีไซเคิลอย่างมีประสิทธิผลทำได้เพียง 2% นั้นเกิดจากความซับซ้อนของวัสดุและผลิตภัณฑ์ ซึ่งส่งผลต่อการคัดแยกที่ทำได้ยาก การเก็บรวบรวมได้น้อย ความสม่ำเสมอของขยะพลาสติกต่ำเพราะมาจากหลายอุตสาหกรรม การระบุชนิดของพลาสติกทำได้ยาก และเทคโนโลยีการนำกลับคืนในปัจจุบันยังไม่สามารถคงคุณภาพของวัสดุไว้ได้ ดังนั้น ความซับซ้อนของวัสดุและผลิตภัณฑ์จึงเป็นอุปสรรคต่อการปรับตัวเข้าสู่การขับเคลื่อนด้วยแนวคิดเศรษฐกิจหมุนเวียน

การเพิ่มความซับซ้อนของผลิตภัณฑ์และวัสดุนำไปสู่การสูญเสียวัสดุอย่างมีนัยสำคัญ
ที่มา: WEF (2014) – Towards the Circular Economy-Accelerating the scale-up across global supply chains

ความซับซ้อนของพลาสติกเกิดจากอะไร

ในทศวรรษที่ผ่านมามีการพัฒนาโพลิเมอร์ชนิดใหม่ๆ เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง แล้วในช่วง 10–20 ปีที่ผ่านมายังมีการพัฒนาโพลิเมอร์เบลนด์ที่ได้จากการผสมโมโนเมอร์มากกว่า 2 ชนิด ทั้งนี้ก็เพื่อตอบสนองด้านการใช้งาน ปัจจุบันมีพลาสติกมากกว่า 80 ชนิด และแต่ละชนิดแบ่งเป็นหลายเกรดตามกระบวนการขึ้นรูปและการใช้งาน

โพลิเมอร์ชนิดใหม่ๆ เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องจากการผสมโมโนเมอร์มากกว่า 2 ชนิด
ที่มา: WEF (2014) – Towards the Circular Economy-Accelerating the scale-up across global supply chains

พลาสติกแต่ละเกรดมีความแตกต่างกันดังนี้
1) โครงสร้างของสายโซ่โพลิเมอร์: น้ำหนักโมเลกุลและการกระจายตัวของน้ำหนักโมเลกุล และโคโมโนเมอร์ในโมเลกุลโพลิเมอร์
2) ตัวเสริมแรง (reinforcement) เช่น เส้นใยแก้ว เส้นใยคาร์บอน หรือตัวเติม (fillers) เช่น แคลเซียมคาร์บอเนต ทัลคัม การเติมสารตัวเติมในปริมาณสูงจะกระทบต่อความถ่วงจำเพาะ ส่งผลต่อการจำแนกประเภทของพลาสติกด้วยวิธีการจม-ลอยน้ำ
3) สารเติมแต่ง (additives) การเติมสารเติมแต่ง ไม่ว่าจะเป็นสารเพิ่มเสถียรภาพทางความร้อน ผงสี สารหน่วงการติดไฟ สารต้านจุลชีพ หรือสารปรับปรุงสมบัติทนต่อแรงกระแทกก็จะทำให้เกิดความซับซ้อนของวัสดุ นอกจากนี้ สารเติมแต่งยังอาจเป็นอันตรายหรือเปลี่ยนเป็นสารอันตรายได้อีกด้วย ซึ่งจะส่งผลให้พลาสติกที่มีสารเหล่านี้เมื่อนำไปรีไซเคิลก็จะมีสารอันตรายตกค้าง

วิธีการจม-ลอยน้ำ
ปกติโพลิโพรพิลีน (PP) จะลอยน้ำ แต่เมื่อเติมสารตัวเติมในโพลิโพรพิลีน ในที่นี้คือทัลคัม (talcum) 20-40% จะทำให้ความถ่วงจำเพาะสูงขึ้นจนจมน้ำ ส่งผลต่อการจำแนกประเภทของพลาสติกด้วยวิธีการจม-ลอยน้ำ

การออกแบบมีความสำคัญอย่างไรต่อการรีไซเคิล ยกตัวอย่างประกอบ

การออกแบบมีส่วนสำคัญที่ทำให้การรีไซเคิลพลาสติกทำได้ง่าย คุ้มค่า และมีประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่น บริษัท Schoeller Allibert ประเทศเนเธอร์แลนด์ ผู้ผลิตบรรจุภัณฑ์พลาสติกที่ใส่ใจในเรื่องความยั่งยืนและยึดมั่นในเศรษฐกิจหมุนเวียน บริษัทออกแบบลังพลาสติกโปร่งสำหรับขนส่งอาหารแบบใช้ซ้ำได้ โดยคิดตั้งแต่ขั้นตอนการใช้งานไปจนถึงการรีไซเคิล ซึ่งวัสดุที่ใช้ทำผลิตภัณฑ์นี้คือพีพีรีไซเคิล (recycled PP) ที่ผลิตโดยกระบวนการที่ผ่านการรับรองของ EFSA (European Food Safety Authority) ที่เป็นหน่วยงานของยุโรปที่ให้คำแนะนำเกี่ยวกับความเสี่ยงด้านอาหารทั้งที่มีอยู่เดิมและเกิดขึ้นใหม่ เพื่อสร้างความเชื่อมั่นในระบบความปลอดภัยด้านอาหารของสหภาพยุโรป

ลังพลาสติกโปร่งสำหรับขนส่งอาหารแบบใช้ซ้ำได้ของบริษัท Schoeller Allibert ประเทศเนเธอร์แลนด์
ที่มา: https://www.partnersforinnovation.com/wp-content/uploads/2020/05/Caseguide-Designingwith-Recycled-Plastics-digitaal-spreads.pdf

การออกแบบเน้นให้ใช้งานง่าย ขนย้ายง่าย ถอดแยก และทำความสะอาดได้ง่ายเพื่อป้องกันเชื้อโรคตกค้าง เมื่อเสียหาย ทุกชิ้นส่วนก็สามารถนำกลับมารีไซเคิลเพื่อกลับไปผลิตเป็นภาชนะบรรจุ ซึ่งถือได้ว่าเป็นการรีไซเคิลแบบวงปิด (closed loop recycling) นอกจากนี้ ยังออกแบบเผื่อการแกว่งของคุณภาพพลาสติกรีไซเคิลอีกด้วย

สำหรับชิ้นส่วนที่ต้องการหน้าที่เฉพาะอย่าง เช่น บริเวณมือจับที่ต้องการความนิ่ม (soft grip) ก็เลือกใช้วัสดุ TPE (thermoplastic elastomer) ที่แม้จะมีผิวสัมผัสและความหนาแน่นที่แตกต่างจากพีพีที่เป็นวัสดุหลัก แต่ก็เป็นวัสดุที่ใกล้เคียงพีพี ดังนั้นหากมีการปนเปื้อนไปในพีพีที่เป็นวัสดุหลักบ้างก็ไม่เกิดความเสียหาย และการที่มีผิวสัมผัสที่แตกต่างยังช่วยให้การคัดแยกวัสดุเพื่อการรีไซเคิลทำได้ง่ายอีกด้วย

กรณีการออกแบบผลิตภัณฑ์ที่เลือกใช้วัสดุจากพลาสติกสลายตัวได้ทางชีวภาพ (compostable plastics) หรือ พลาสติกแตกสลายทางชีวภาพ (biodegradable plastics) มีจุดหนึ่งที่ควรระมัดระวังคือการเลือกใช้สารเติมแต่ง ผู้ออกแบบวัสดุไม่ควรใช้สารเติมแต่งที่ใช้กับพลาสติกที่มาจากปิโตรเลียม เพราะพลาสติกชนิดนี้จะแตกตัวและย่อยสลายเป็นโมเลกุลขนาดเล็ก ซึ่งไม่สามารถโอบอุ้มสารเติมแต่งเอาไว้ได้ทำให้อาจหลุดลอดและปนเปื้อนไปสู่สิ่งแวดล้อมได้ง่าย นอกจากนี้ ผู้ออกแบบยังต้องตระหนักถึงการจัดการพลาสติกชนิดดังกล่าวหลังใช้งานอีกด้วย ว่าหลังการใช้งานแล้วต้องเอื้อต่อการคัดแยกออกจากพลาสติกทั่วไป และสามารถเข้าสู่ระบบของกระบวนการหมัก (composting facilities) ที่เหมาะสมได้

กระบวนการรีไซเคิลพลาสติก ถ้าจะทำให้ดี ควรทำอย่างไร

กระบวนการรีไซเคิล มีขั้นตอน และข้อพึงระวังในแต่ละขั้นตอน ดังนี้
1. ขั้นตอนการรวบรวม (collecting) ขั้นตอนนี้มีการส่งต่อกันหลายทอดทำให้มีต้นทุนสูง ดังนั้น ผู้ประกอบการต้องมีนวัตกรรมโมเดลธุรกิจ (innovation business model) ที่ชัดเจนเพื่อให้เกิดความคุ้มค่าและเกิดผลประโยชน์ต่อทุกฝ่ายที่เกี่ยวข้อง
2. ขั้นตอนการตรวจสอบ (inspection) ต้องตรวจสอบให้ชัดเจนว่าวัสดุนั้นมีส่วนประกอบใดบ้าง วัสดุบางอย่างอาจทำให้แยกผิดได้ เช่น พลาสติก PET แต่ถูกหุ้มด้วยฉลากพลาสติก PE ทั้งหมด ก็อาจทำให้ระบบแยกอัตโนมัติที่ตรวจด้วย NIR (near infrared) แยกไปรวมกับพลาสติก PE ได้ เป็นต้น หรือวัสดุที่เป็นสีดำทำให้แยกได้ยากถ้าใช้ระบบอัตโนมัติ
3. ขั้นตอนการตัดบดและทำความสะอาด (chopping and washing) ควรล้างออกให้หมด โดยขนาด ความหนาและรูปทรงมีส่วนสำคัญ เพราะอาจทำให้ป้าย กาว หรือหมึกล้างออกไม่หมด
4. ขั้นตอนการแยกประเภทพลาสติกโดยการจม-ลอยน้ำ (separation by floating) มีข้อควรระวัง เช่น พลาสติกแผ่นบาง แม้ว่าพลาสติกแต่ละประเภทมีความหนาแน่นแตกต่างกัน เมื่อนำมาลอยน้ำ พลาสติกแผ่นบางที่มีความหนาแน่นสูงอาจจะลอยน้ำได้ นอกจากนี้การมีสารเติมแต่งที่มีความหนาแน่นสูงในปริมาณมากก็อาจทำให้การแยกผิดพลาดได้
5. ขั้นตอนการทำให้แห้ง (drying) หลังจากการแยกด้วยการลอยน้ำแล้ว จะนำมาทำให้แห้งด้วยเครื่องอบแห้ง
6. ขั้นตอนการคัดกรองเพื่อกำจัดสิ่งปนเปื้อน (filtering to remove contaminates) แยกกระดาษ ฉลาก และเศษปนเปื้อนขนาดเล็กออกให้มากที่สุด
7. ขั้นตอนการหลอมด้วยความร้อนและความดัน (melting by heat and pressure) ขั้นตอนนี้ควรควบคุมอุณหภูมิไม่สูงเกินไป ไม่ควรเจออากาศนาน และขณะหลอมควรกรองละเอียดอีกครั้งเพื่อกำจัดสิ่งที่ปนเปื้อนออก
8. ขั้นตอนการอัดรีดให้เป็นเส้นขนาดเล็ก (extrude into fine strands)
9. ขั้นตอนการทำเม็ดพลาสติก (pelletizing) เม็ดพลาสติกที่ได้มีคุณภาพและแทบไม่มีสิ่งปนเปื้อน สามารถพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีคุณค่าเทียบเท่าหรือสูงกว่าเดิมในกระบวนการต่อไป

โรงงานรีไซเคิลแยกชนิดพลาสติกได้อย่างไร

การแยกประเภทพลาสติกในระบบของโรงงานรีไซเคิลจะใช้ 2 วิธี ได้แก่
1. วิธีการแยกชนิดพลาสติกตามโครงสร้างเคมีด้วย NIR ร่วมกับระบบพ่นลม จะใช้แยกพลาสติกชิ้นใหญ่
2. วิธีการแยกด้วยวิธีการจม-ลอยน้ำ อาศัยความหนาแน่นที่แตกต่างกัน ส่วนใหญ่จะใช้กับพลาสติกที่ถูกตัดเป็นชิ้นเล็กๆ (flakes)

ทั้ง 2 วิธีมีประสิทธิภาพที่ต่างกัน ดังนั้น การออกแบบก็ต้องทำให้สอดคล้องกับวิธีการที่ใช้แยกขยะพลาสติกเพื่อให้การรีไซเคิลมีประสิทธิภาพเพราะไม่มีวิธีใดสามารถแยกได้ดี 100%

ประเทศอังกฤษมีการเก็บข้อมูลไว้ดูรายละเอียดได้ที่ https://www.academia.edu/5023812/Domestic_Mixed_Plastics_Packaging_Waste_Management_Options

การรีไซเคิลได้ของผลิตภัณฑ์พลาสติกคำนึงถึงเรื่องใดบ้าง

การรีไซเคิลได้ของผลิตภัณฑ์พลาสติก ไม่ได้มองแค่ตัววัสดุเท่านั้น โดยทั่วไปมีการพิจารณาใน 3 ด้าน ได้แก่
1. เชิงเทคนิค ได้แก่ การเลือกใช้วัสดุทั้งวัสดุหลัก วัสดุรอง และวัสดุที่ใช้ตกแต่ง โดยวัสดุรองและวัสดุที่ใช้ตกแต่งต้องไม่ส่งผลกระทบต่อการนำไปรีไซเคิลของวัสดุหลัก การออกแบบให้คำนึงถึงหน้าที่การใช้งานจนถึงสิ้นอายุการผลิต และการเอื้อต่อการจัดเก็บและคัดแยก
2. เชิงระบบโครงสร้างพื้นฐานและการขนส่ง ต้องสอดคล้องกับระบบของการรีไซเคิล
3. เชิงเศรษฐศาสตร์ ควรมีการประเมินต้นทุนและผลประโยชน์ มีโมเดลธุรกิจ และมีผลกำไร

ตัวอย่าง Design Guide ของแต่ละประเทศเป็นอย่างไรบ้าง ยกตัวอย่างประกอบ

Design Guide ของประเทศสหรัฐอเมริกามีข้อปฏิบัติใน 2 เรื่องที่สำคัญ คือ 1) Design Guide เกี่ยวกับการพิจารณาการรีไซเคิลได้ของพลาสติก (plastic recyclability) ซึ่งจะมองไปที่กลุ่มผลิตภัณฑ์ และ 2) โปรแกรมการออกแบบพลาสติกรีไซเคิล (design for recyclability program) เน้นที่เม็ดพลาสติก

ตัวอย่างของประเทศสหรัฐอเมริกา

– ป้ายหรือฉลากของขวดน้ำ PET ควรเป็นโพลิโพรพิลีน (PP) หรือโพลิเอทิลิน (PE) เพราะโรงงานในสหรัฐอเมริกาจะแยกด้วยวิธีจม-ลอยของน้ำ และป้ายที่แยกออกมาได้จะสามารถนำไปรีไซเคิลหรือเผาเป็นพลังงาน

– แคมเปญ “ไม่เอาฝาออก (keep cap on)” ขวดน้ำที่ทิ้งต้องมีฝาติดอยู่ เนื่องจากทั้งป้ายและฝามีขนาดเล็ก มีน้ำหนักน้อยกว่า 5% ของผลิตภัณฑ์หากเอาฝาออกอาจหลุดลอดไปในสิ่งแวดล้อมได้ง่ายกว่าการอยู่รวมเป็นชิ้นใหญ่ ซึ่งโรงงานสามารถแยกป้ายและฝาออกเพื่อนำไปรีไซเคิล โดยสามารถสร้างรายได้ในส่วนนี้ด้วย

– แคมเปญ “How2Recycle” ของ GREENBLUE ที่พิจารณาครอบคลุมทั้งเรื่องกฎหมาย วิธีการเก็บ การแยก กระบวนการนำกลับมาใช้ใหม่ และตลาด เป็นต้น บนป้ายจะมีคำแนะนำก่อนทิ้ง เช่น ทำอย่างไร ทิ้งที่ไหน ซึ่งป้ายจะเป็นประโยชน์ต่อทั้งผู้ใช้และผู้กำจัด

ตัวอย่างของสหภาพยุโรป
(ดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ https://greenblue.org/, https://how2recycle.info/guide)

สหภาพยุโรปนิยมใช้บรรจุภัณฑ์แบบคงรูป (rigid packaging) มากถึง 60% ขณะที่ใช้บรรจุภัณฑ์แบบอ่อนตัว (flexible packaging) ประเภทฟิล์ม ฟอยล์ และกระดาษ 40% ดังนั้นจะมีข้อแนะนำสำหรับบรรจุภัณฑ์แบบคงรูปค่อนข้างมาก ยกตัวอย่าง นิยมใช้ label มากกว่าฉลากหุ้ม (sleeve) เพราะไม่ขัดขวางการคัดแยกด้วยวิธี NIR หรือตา หรือทั้ง label และฉลากหุ้มควรเป็น PE หรือ PP เพราะ PVC หรือ PETG (polyethylene terephthalate) แยกยาก และอาจส่งผลต่อคุณภาพของ PET หากปนเปื้อนในกระบวนการรีไซเคิลแม้เพียงปริมาณน้อย

แหล่งข้อมูลของประเทศในกลุ่ม EU อื่นสามารถดูได้ที่ (COTREP France)
https://www.cotrep.fr/content/uploads/sites/3/2019/02/cotrep-guidelines-recyclability.pdf, (Design Guidelines: PET bottles ของ UK) https://ecodesign.bpf.co.uk/resources

ฉลากรีไซเคิลหรือสัญลักษณ์บอกการทิ้งขยะอย่างถูกวิธีของโครงการ “How2Recycle” ประเทศสหรัฐอเมริกาเป็นอย่างไร หมายถึงอะไรบ้าง

ตัวอย่างของฉลากหรือสัญลักษณ์รีไซเคิลของบรรจุภัณฑ์พลาสติกของโครงการ “How2Recycle” ที่ช่วยเรื่องการคัดแยกขยะ อธิบายวิธีการรีไซเคิลให้แก่ผู้บริโภคเข้าใจได้อย่างชัดเจน ซึ่งมีส่วนสำคัญในการนำวัสดุกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างมีประสิทธิภาพจากภาพตัวอย่างแสดงข้อมูลต่างๆ ได้แก่
– ต้องทำอย่างไรก่อนทิ้ง เช่น นำไปล้างน้ำก่อนทิ้ง ควรเทน้ำออกให้หมดก่อนทิ้ง แยกทิ้งฝาหรือเก็บฝาไว้ก่อนทิ้ง เป็นต้น
– บอกประเภทของวัสดุทำมาจากอะไร เช่น พลาสติก แก้ว กระดาษ จากตัวอย่างนี้คือพลาสติก
– ชิ้นส่วนนี้เป็นชิ้นส่วนไหน หรือชิ้นส่วนอะไร เนื่องจาก 1 ชิ้นอาจมีชิ้นส่วนที่รีไซเคิลได้ต่างกัน
– ทิ้งอย่างไร ที่ไหนรับทิ้งบ้าง
– มีสัญลักษณ์บอกชัดเจนว่าสามารถรีไซเคิลได้ และถ้าต้องการรู้ข้อมูลเพิ่มเติมให้เข้าไปดูที่ how2recycle.info

ภาพจาก: https://blog.blueapron.com/how-to-recycle-earth-911/

ออกแบบอย่างไรให้เป็นไปตามแนวคิดเศรษฐกิจหมุนเวียน

การออกแบบต้องคำนึงถึงการรีไซเคิลได้ (design for recyclability) ควรมองให้ครอบคลุมถึงเรื่องการหมุนเวียน (circularity) ตลอดวงจรชีวิตของวัสดุ (material lifecycle) และการพัฒนาอย่างยั่งยืนด้วย (sustainability) โดยต้องคำนึงถึงการเลือกวัสดุ การเลือกประเภทของบรรจุภัณฑ์ หรือการผลิตพลาสติกชนิดไหนที่สามารถตอบโจทย์ตลอดวงจรชีวิตของผลิตภัณฑ์และวัสดุตามแนวคิดเศรษฐกิจหมุนเวียนได้

Value Hill: “เนินเขาแห่งคุณค่า”
การใช้ทรัพยากรในการผลิตผลิตภัณฑ์ตั้งแต่การสกัด ผลิต ประกอบ จำหน่าย และใช้งาน มีการใช้ทรัพยากรเข้าไปเพื่อเพิ่มคุณค่าของทรัพยากรขึ้นไป เหมือนการใช้กำลังในการไต่เนินเขาขึ้นไปในแต่ละลำดับขั้น การดูแลรักษาและซ่อมแซมให้ใช้ได้นานที่สุดจะเป็นการคงคุณค่าของทรัพยากรไว้ เมื่อหมดสภาพการใช้งานแล้ว ควรมีระบบที่ช่วยคงคุณค่าทรัพยากรให้ได้มากที่สุด

ตัวอย่างเช่น เริ่มด้วยระบบนำกลับมาใช้ใหม่ (reuse) ที่สร้างคุณค่าของทรัพยากรให้กลับไปใช้เหมือนเดิมอีกครั้ง แต่ถ้าขั้นแรกไม่ได้ ก็มองขั้นถัดไป คือกระบวนการปรับปรุงใหม่ (refurbish) เพื่อนำไปขาย ถ้าไม่ได้อีกก็ลงมาที่ขั้นการผลิตใหม่ (remanufacture) เพื่อประกอบแล้วนำไปขาย แล้วจึงมองค่อยมองขั้นสุดท้ายคือการรีไซเคิลที่จะได้วัสดุเพื่อทดแทนการสกัด แล้วมาผลิต ประกอบ และขายอีกครั้ง จึงมองได้เหมือนการตกเนินเขาคุณค่าลงมาแล้วต้องเข็นขึ้นเนินเขาคุณค่านี้ใหม่

และในส่วนของสารเคมี ให้อ่านข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ 12 แนวคิดเคมีสีเขียว ได้ที่ https://www.acs.org/content/acs/en/greenchemistry/principles/12-principles-of-green-chemistry.html

ภาพ: https://ecostandard.org/wp-content/uploads/2019/06/APPLYING-ECODESIGN-PRINCIPLES-TO-PLASTICS.pdf

ประเทศไทยมีแนวโน้มที่จะได้ใช้บรรจุภัณฑ์อาหารจากวัสดุรีไซเคิล 100% หรือไม่ อย่างไร?

(ข้อมูลจาก PACKAGING INDUSTRIAL INTELLIGENCE UNIT) เมื่อวันที่ 8 ก.พ. 2564 องค์การอาหารและยา (อย.) ร่วมกับสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.) มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ และมหาวิทยาลัยมหิดลจัดสัมมนาออนไลน์เรื่องกฎระเบียบและการประเมินความปลอดภัยสำหรับวัสดุสัมผัสอาหารจากพลาสติกรีไซเคิล rPET และได้ประชาสัมพันธ์ (ร่าง) หลักเกณฑ์ เงื่อนไข และแนวทางการประเมินประสิทธิภาพของกระบวนการรีไซเคิลพลาสติกและความปลอดภัยของเม็ดพลาสติกรีไซเคิลสำหรับวัสดุสัมผัสอาหาร คาดว่าอนาคตอันใกล้จะมีกฎระเบียบสำหรับ rPET เพื่อใช้เป็นวัสดุสัมผัสอาหาร

ข้อมูลเพิ่มเติม PET เป็นพลาสติกที่มีการแพร่ (diffusion) ของสารปนเปื้อนได้ยากกว่า polyolefins (PE, PP) ในสหรัฐอเมริกาได้มีการศึกษาอย่างละเอียด พบว่าขวดใส่สินค้าอุปโภคหรือการนำขวดน้ำไปใส่ของที่ไม่ใช่เครื่องดื่ม (non-food) ตามสถิติมีจำนวนเพียง < 1% ที่ปนเข้ามาในระบบสายพานของขวด PET ที่ป้อนเข้าสู่โรงงาน และมีการพิสูจน์ว่าสามารถใช้เทคโนโลยี “super clean” ดึงสารปนเปื้อนและสารเคมีโมเลกุลเล็ก ออกไปได้จึงมีคุณภาพพอที่จะสามารถใช้เป็นวัสดุสัมผัสอาหารได้

ส่วน polyolefins การแพร่เกิดได้ง่ายกว่า ทำให้สารเคมีและกลิ่นติดง่าย แต่ก็มีข้อโต้แย้งว่าสามารถดึงสารเคมีโมเลกุลเล็กและกลิ่นออกได้ง่ายเช่นกัน บางบริษัทในต่างประเทศสามารถทำให้วัสดุมีคุณภาพดีพอที่จะสัมผัสอาหารได้ด้วย

เนื่องจากนำมาใช้เป็นวัสดุสัมผัสอาหารจึงต้องมีการตรวจสอบกระบวนการ การจัดการระบบของโรงงาน และสารตกค้างเป็นสำคัญ ทั้งนี้อาจทำการทดสอบ “challenge testing” ซึ่งเป็นวิธีการทดสอบความปลอดภัยของพลาสติกรีไซเคิล โดยการนำสารเคมีที่เป็นตัวแทนของสารปนเปื้อนประเภทต่างๆ มาทำกระบวนการปนเปื้อนในห้องปฏิบัติการ จากนั้นนำพลาสติกที่ได้มาผ่านกระบวนการล้างและหลอมใหม่เพื่อแสดงถึงประสิทธิภาพของกระบวนการที่ใช้ในการดึงเอาสารปนเปื้อนเหล่านั้นออก ซึ่งการทดสอบนี้จะไม่ครอบคลุมถึงสารที่อาจจะเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาต่างๆ หรือ การเสื่อมสภาพระหว่างกระบวนการ นอกจากนี้ยังมีการทดสอบการแพร่กระจายของสารจากบรรจุภัณฑ์สู่อาหาร หรือ “migration test” ด้วย ซึ่งวิธีนี้จะใช้สารสกัดหรือตัวทำละลายที่เป็นตัวแทนอาหาร (food simulant)[1] ในการทดสอบว่าเพื่อดูปริมาณสาร เช่น สารเติมแต่ง สารปนเปื้อน และสารตกค้างที่ละลายออกมา

__________________________________________________________________________________________

[1] สารสกัดหรือตัวทำละลายที่เป็นตัวแทนอาหาร (food simulant)[1] เช่น นอร์มัลเฮปเทน (n-heptane) แทนน้ำมันหรืออาหารที่มีไขมัน, เอทานอล 20% (v/v) แทนอาหารที่มีแอลกอฮอล์, น้ำกลั่นแทนอาหารที่มี pH มากกว่า 5 และกรดอะซิติก 4% (v/v) แทนอาหารที่มี pH น้อยกว่าหรือเท่ากับ 5 (ที่มา: https://www.fda.moph.go.th/sites/food/FileNews/2563/624/03.pdf)

The post ผลิตภัณฑ์พลาสติกบนพื้นฐานแนวคิดเศรษฐกิจหมุนเวียน appeared first on MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.

เปลี่ยนขยะพลาสติกไปเป็นส่วนผสมของยาด้วยเชื้อรา

dtmd-saw — Wed, 06 Mar 2024 06:38:42 +0000

เปลี่ยนขยะพลาสติกไปเป็นส่วนผสมของยาด้วยเชื้อรา

สัมภาษณ์และเรียบเรียงโดย งานสื่อสารและขับเคลื่อนความรู้
ฝ่ายเผยแพร่เทคโนโลยีวัสดุ

ที่มา: https://abc7.com

พลาสติกเข้ามามีบทบาทในชีวิตประจำวันของทุกคนอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ มีการคาดการณ์ว่าปี พ.ศ.2583 จะมีการผลิตพลาสติกทั่วโลกถึง 1.1 ล้านตันต่อปี วงจรสุดท้ายของผลิตภัณฑ์พลาสติกมักจบลงด้วยการฝังกลบหรือถูกทิ้งลงในมหาสมุทร ซึ่งเป็นการคุกคามระบบนิเวศวิทยาและแหล่งอาหารของเรา โดยเฉพาะอย่างยิ่งพลาสติกที่ได้รับความนิยมอย่างโพลิเอทิลีนซึ่งเหนียวและทนทาน

จากปัญหาดังกล่าว นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแคนซัส (University of Kansas) จึงศึกษาหาแนวทางการกำจัดขยะพลาสติกเหล่านี้ให้มีประสิทธิภาพและเกิดประโยชน์สูงสุด ในผลงานวิจัยล่าสุดของพวกเขาแสดงให้เห็นถึงความสำเร็จของแนวทางการกำจัดขยะพลาสติกที่ดีกว่าการทำลายขยะ และยังสามารถเปลี่ยนขยะพลาสติกให้กลายเป็นสารสำคัญที่นำไปใช้เป็นส่วนผสมของยาได้ด้วย ผลงานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Angewandte Chemie ของสมาคมเคมีแห่งเยอรมนี

องค์ความรู้สหวิทยาการ…หัวใจของงานวิจัย

หัวใจของงานวิจัยนี้คือการผนวกองค์ความรู้ทางเคมีและชีวภาพเข้าด้วยกัน แตกต่างจากงานวิจัยก่อนหน้าที่ทีมวิจัยใช้เพียงสารเคมีช่วยย่อยขยะพลาสติกซึ่งใช้เวลาย่อยสลายนานหลายเดือน แต่ในงานวิจัยล่าสุดทีมวิจัยได้ค้นพบว่าการใช้ทั้งสารเคมีและเชื้อรามาช่วยย่อยจะทำให้พลาสติกสลายตัวจนได้ผลิตภัณฑ์สุดท้ายภายในหนึ่งสัปดาห์เท่านั้น

ทีมวิจัยทำอย่างไร

Credit: https://phys.org/news/2022-11-fungi-polyethylene-pharmacologically-metabolic-products.html

ทีมวิจัยได้รวบรวมพลาสติกโพลิเอทิลีนจากมหาสมุทรแปซิฟิกมาย่อยสลายด้วยออกซิเจนและตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะ (catalytic degradation) ชนิดที่ปลอดภัยและราคาไม่แพง จนได้คาร์บอกซิลิกไดแอซิด (carboxylic diacid) จากนั้นนำเชื้อรา Aspergillus nidulans ที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมแล้วมาช่วยย่อยและปรับปรุงไดแอซิดเหล่านี้จนกลายเป็นสารเมแทบอไลท์ทุติยภูมิ (Secondary metabolite) ได้แก่ สารแอสเปอร์เบนซาลดีไฮด์ (asperbenzaldehyde) ซิเทรีโอวิริดิน (citreoviridin) และมิวทิลิน (mutilin) สารเหล่านี้มีฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาและมีประโยชน์ต่ออุตสาหกรรมการผลิตยาอย่างมาก

ในงานวิจัยที่ผ่านมาพวกเขาผลิตสารเมแทบอไลท์ทุติยภูมิจากเชื้อราขึ้นมาประมาณหนึ่งร้อยชนิดที่มีประโยชน์แตกต่างกันไป โอ๊คลีย์ (Oakley) หนึ่งในผู้วิจัยอธิบายว่า “ในการศึกษาครั้งนั้นพบว่าเชื้อราสร้างสารประกอบทางเคมีจำนวนมากออกมาเพื่อยับยั้งการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตรอบๆ เพื่อปกป้องตัวเองจากสิ่งมีชีวิตอื่น เพนนิซิลินเป็นตัวอย่างสารเมแทบอไลท์ทุติยภูมิที่รู้จักกันดี มันเป็นสารพิษที่เชื้อรา Penicillium sp. สร้างขึ้นและมีฤทธิ์ฆ่าเชื้อแบคทีเรียในบริเวณใกล้เคียงได้”

มากกว่าการรีไซเคิล

ในหลายกรณีการลดขยะพลาสติกเริ่มต้นจากการนำมาใช้ซ้ำ (reuse) หรือดัดแปลงให้เป็นผลิตภัณฑ์ใหม่ (upcycle) รวมถึงการรีไซเคิล (recycle) ที่ต้องนำขยะพลาสติกมาแยกประเภทก่อนนำไปหลอมละลายและปั่นให้กลายเป็นเส้นใยเพื่อนำไปขึ้นรูปใหม่

อย่างไรก็ดี เป้าหมายระยะยาวของการวิจัยนี้คือการพัฒนากระบวนการให้สามารถย่อยสลายพลาสติกได้ทั้งหมด รวมถึงพลาสติกที่ย่อยยากให้กลายเป็นผลิตภัณฑ์ที่เชื้อราสามารถใช้เป็นอาหารได้โดยไม่จำเป็นต้องคัดแยกระหว่างการรีไซเคิล ทั้งยังสามารถสร้างสารที่มีประโยชน์อย่างสารเมแทบอไลท์ทุติยภูมิที่สามารถนำไปใช้ผลิตยาได้อีกด้วย

ทีมวิจัยเสริมว่างานวิจัยนี้เป็นหัวข้องานวิจัยภายใต้ธีมโลก พลังงานและสิ่งแวดล้อมของมหาวิทยาลัยแคนซัส ซึ่งมุ่งเน้นและเพิ่มความเข้าใจในการสร้างความยั่งยืนของชีวิตให้แก่โลกของเรารวมถึงทุกชีวิตที่อยู่อาศัยบนโลกใบนี้

แหล่งข้อมูลอ้างอิง

ขอบคุณข้อมูลจาก

นักวิจัยเปลี่ยนพลาสติกในมหาสมุทรให้เป็นส่วนผสมสำหรับอุตสาหกรรมยาโดยใช้เชื้อรา: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/01/230117192946.htm
Chris Rabot, Yuhao Chen, Swati Bijlani, Yi‐Ming Chiang, C. Elizabeth Oakley, Berl R. Oakley, Travis J. Williams, Clay CC Wang การแปลงโพลี เอ ทิลีนให้เป็นสารทุติยภูมิของเชื้อรา Angewandte Chemie ฉบับนานาชาติ , 2022; 62 (4) ดอย: 1002/anie.202214609

The post เปลี่ยนขยะพลาสติกไปเป็นส่วนผสมของยาด้วยเชื้อรา appeared first on MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.

สิ่งทออัจฉริยะต้านแบคทีเรียและนำไฟฟ้าซึ่งใช้ตรวจติดตามคลื่นไฟฟ้าหัวใจได้

dtmd-saw — Mon, 04 Mar 2024 06:36:57 +0000

สิ่งทออัจฉริยะต้านแบคทีเรียและนำไฟฟ้าซึ่งใช้ตรวจติดตามคลื่นไฟฟ้าหัวใจได้

สิ่งทออัจฉริยะ (smart textiles) เป็นผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการนำเทคโนโลยีหลายสาขามาพัฒนาให้สิ่งทอมีสมบัติพิเศษซึ่งเป็นประโยชน์ต่อผู้สวมใส่ อย่างเช่น ผลงานของทีมวิจัยนานาชาติจากประเทศสหรัฐอเมริกา ออสเตรเลีย และเกาหลีใต้ ที่นำสิ่งทอนำไฟฟ้าและมีสมบัติต้านแบคทีเรียไปประยุกต์ใช้เพื่อตรวจติดตามคลื่นไฟฟ้าหัวใจได้

ทีมวิจัยนานาชาติจากมหาวิทยาลัยนอร์ทแคโรไลนาสเตต (North Carolina State University) ประเทศสหรัฐอเมริกา มหาวิทยาลัยฟลินเดอร์ส (Flinders University) ประเทศออสเตรเลีย และมหาวิทยาลัยในประเทศเกาหลีใต้ ได้พัฒนาวิธีการเคลือบโลหะสำหรับเสื้อผ้าหรือสิ่งทอที่สวมใส่ได้ (wearable textiles) ให้มีสมบัติยับยั้งเชื้อแบคทีเรียได้ นำไฟฟ้าได้ ทั้งยังสามารถซ่อมแซมวงจรไฟฟ้าได้เอง (autonomous electrical healing) รวมถึงใช้ตรวจติดตามคลื่นไฟฟ้าหัวใจ (Electrocardiogram, ECG) ของผู้สวมใส่ได้ด้วย

ทีมวิจัยทำอย่างไร

ภาพซ้ายแสดง กระบวนการเคลือบสิ่งทอด้วยอนุภาค LM

ภาพขวาแสดงให้เห็นถึงอนุภาคของ LM ลักษณะคล้ายบลูเบอร์รี่

ทีมวิจัยพัฒนาสิ่งทอให้มีสมบัตินำไฟฟ้าด้วยเทคนิคการจุ่มเคลือบผ้าด้วยสารแขวนลอยของอนุภาคโลหะเหลว (liquid metal, LM) ที่อุณหภูมิห้อง ของเหลวดังกล่าวเป็นสารละลายของโลหะแกลเลียมและอินเดียมที่แขวนลอยอยู่ในไอโซโพรพานอล ในการสร้างอนุภาค LM ทีมใช้เครื่องผสมอัลตราโซนิก (probe sonication) เป็นเวลา 45 นาที จากนั้นนำสิ่งทอลงไปชุบเคลือบในสารละลายและนำสิ่งทอที่เคลือบแล้วมาเป่าให้แห้งด้วยเครื่องเป่าลมร้อน (hot air gun) ส่งผลให้โลหะก่อตัวเป็นหยดเล็กๆบนผ้า โดยแต่ละหยดมีขนาดเพียงไม่ถึงหนึ่งไมโครเมตร หนึ่งในผู้ร่วมวิจัยกล่าวว่า “อนุภาคดังกล่าวมีลักษณะคล้ายบลูเบอร์รี่”

สร้างวงจรนำไฟฟ้าด้วยวิธีกดอัด

ภาพแสดง การกดอัดด้วยแม่พิมพ์เพื่อสร้างเส้นทางนำไฟฟ้า

แม้ว่าสิ่งทอที่เคลือบด้วยอนุภาค LM ยังคงมีความเป็นฉนวนไฟฟ้าอยู่เนื่องจากออกไซด์ที่ก่อตัวเป็นชั้นบางๆตามธรรมชาติก็ตาม แต่ทีมวิจัยได้ใช้แรงกดลงบนสิ่งทอจะทำให้ออกไซด์แตกและซึมเข้าไปส่งผลให้สิ่งทอสามารถนำไฟฟ้าได้

ทีมวิจัยสร้างวงจรนำไฟฟ้าโดยการใช้แม่พิมพ์ที่มีลายเส้นนำไฟฟ้า (conductive pattern) มากดอัดบนสิ่งทอดังกล่าว จนได้สิ่งทอที่นำไฟฟ้าได้ตามเส้นทางนำไฟฟ้าที่ออกแบบเอาไว้ นอกจากนี้ยังพบว่าจำนวนครั้งของการจุ่มเคลือบมีผลต่อการนำไฟฟ้าของสิ่งทอ เนื่องจากการจุ่มแต่ละครั้งจะเพิ่มจำนวนอนุภาค LM ให้แก่สิ่งทอมากขึ้น

ซ่อมแซมวงจรไฟฟ้าได้เองแม้ถูกตัดขาด (Autonomous electrical healing)

ที่มา: https://youtu.be/1DkA9fEtuLc
คลิปวิดีโอ แสดงให้เห็นว่า ไฟยังคงติดอยู่แม้ตัดชิ้นส่วนสิ่งทอที่มีวงจรไฟออกแล้วก็ตาม

นอกจากที่สิ่งทอเคลือบLM จะนำไฟฟ้าได้แล้ว เส้นทางนำไฟฟ้าหรือวงจรไฟฟ้านั้นยังสามารถซ่อมแซมตัวเองได้เมื่อถูกตัดขาด โดยมันจะสร้างเส้นทางนำไฟฟ้าขึ้นมาได้ใหม่ตามขอบของการตัด “ความสามารถในการซ่อมแซมวงจรได้ด้วยตัวเองนี้มีประโยชน์ในการนำไปใช้เป็นตัวเชื่อมต่อวงจรที่ยืดหยุ่น และใช้ในเครื่องให้ความร้อนแบบจูล (Joule heater) รวมถึงใช้เป็นอิเล็กโทรดเพื่อวัดสัญญาณคลื่นไฟฟ้าหัวใจได้” หนึ่งในผู้ร่วมวิจัยกล่าว

ต้านเชื้อแบคทีเรีย

เนื่องจากอนุภาค LM สามารถต้านเชื้อจุลชีพได้ ดังนั้นการนำอนุภาค LM มาเคลือบสิ่งทอจึงทำให้สิ่งทอมีสมบัติยับยั้งเชื้อจุลชีพด้วย ทีมวิจัยพบว่าสิ่งทอที่พัฒนาขึ้นนี้สามารถยับยั้งแบคทีเรียดื้อยาปฏิชีวนะที่ก่อให้เกิดการติดเชื้อในโรงพยาบาลสองชนิดคือ Pseudomonas aeruginosa และ Staphylococcus aureus ได้อย่างมีประสิทธิภาพ มันจึงเหมาะนำไปทำเป็นผ้าปูที่นอนต้านจุลชีพที่ใช้ในโรงพยาบาลและเสื้อผ้าผู้ป่วยที่ป้องกันการติดเชื้อโดยใส่ได้นานขึ้น ทำให้ไม่ต้องเปลี่ยนบ่อย ทั้งยังลดกลิ่นที่ไม่พึงประสงค์ได้อีกด้วย

นอกจากนี้ ในงานวิจัยยังพบว่ายิ่งมีการเคลือบสิ่งทอมากเท่าไหร่ ก็ยิ่งมีผลในการต้านแบคทีเรียมากขึ้นเท่านั้น ผลการทดสอบพบว่าสิ่งทอสามารถยับยั้ง S. aureus ได้ 17% ภายหลังการจุ่มหนึ่งครั้งและเพิ่มขึ้นเป็น 90 % ภายหลังจากการจุ่มห้าครั้ง

ส่วนต้นทุนการผลิตค่อนข้างต่ำ โดยทีมวิจัยอธิบายว่าแม้ว่าแกลเลียมและอินเดียมจะเป็นโลหะที่ไม่ได้พบได้ทั่วไป แต่ปริมาณของโลหะทั้งสองที่ใช้ในการเคลือบค่อนข้างน้อย จึงไม่กระทบถึงต้นทุนการผลิตมากนัก

การศึกษาได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Advanced Materials Technologies

แหล่งข้อมูลอ้างอิง

ขอขอบคุณข้อมูลจาก

https://news.flinders.edu.au/blog/2023/04/25/super-charged-textile-sets-trends/
https://phys.org/news/2023-04-super-charged-textile-heart-rhythm.html
https://cosmosmagazine.com/technology/materials/smart-textile-liquid-metal-coating/
https://newatlas.com/materials/liquid-metal-coated-smart-fabric-heals-itself-repels-bacteria/
งานวิจัยฉบับเต็ม Jiayi Yang et al, Liquid Metal Coated Textiles with Autonomous Electrical Healing and Antibacterial Properties, Advanced Materials Technologies (2023). DOI: 10.1002/admt.202202183

The post สิ่งทออัจฉริยะต้านแบคทีเรียและนำไฟฟ้าซึ่งใช้ตรวจติดตามคลื่นไฟฟ้าหัวใจได้ appeared first on MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.

ซิลิโคนโพลิเมอร์กับการประยุกต์ใช้งานด้านพื้นผิววัสดุ

dtmd-saw — Thu, 22 Feb 2024 07:33:42 +0000

ซิลิโคนโพลิเมอร์กับการประยุกต์ใช้งานด้านพื้นผิววัสดุ

เราสามารถเลือกสารประกอบโพลิเมอร์มาผสมรวมกันในสัดส่วนที่เหมาะสม เพื่อใช้งานเกี่ยวกับผิวของวัสดุ ไม่ว่าจะเป็นการเคลือบผิว การเขียนหรือพิมพ์ลงบนผิว การสร้างผิวฟิล์มหรือวัสดุที่มีลักษณะเป็นแผ่นบางโปร่งใสหรือโปร่งแสง ซิลิโคนโพลิเมอร์จัดเป็นหนึ่งในกลุ่มสารประกอบโพลิเมอร์ที่ได้รับความนิยมกว้างขวาง ไม่ว่าจะใช้เคลือบผิวในรูปของสี (paints) ผสมเป็นหมึก (inks) ทำเป็นสารชุบแข็ง (hardeners) ขึ้นรูปเป็นเนื้อฟิล์ม (films) หรือแผ่นโพลิเมอร์ (sheets)

สารประกอบกลุ่มซิลิโคนโพลิเมอร์เกิดจากพันธะระหว่างอะตอมของซิลิคอนและอะตอมธาตุอื่น Si-O-Si แบบครอสลิงค์ (cross-link) โดยมี Si เป็นแกนกลาง ส่วนแขนที่เหลือในโครงสร้างจับกับอะตอมของธาตุอื่น หรือกลุ่มสารประกอบคาร์บอน (R, R’) ไม่ว่าจะเป็น H, CH₃, CH, CH=CH₂ หมู่อัลคิล (alkyl) หรือเอริล (aril) เป็นต้น

สมบัติเด่นที่ทำให้กลุ่มซิลิโคนโพลิเมอร์ถูกนำมาใช้เป็นส่วนผสมในการใช้งานเกี่ยวกับผิววัสดุ ได้แก่

สามารถผสมให้อยู่ในรูปแบบการใช้งานต่างๆ เพื่อใช้ในงานด้านผิววัสดุ เช่น สี หมึก ฟิล์ม และสารชุบแข็ง
มีความเป็นพิษต่ำ และมีสารประกอบไอระเหยอินทรีย์ (Volatile Organic Compounds, VOCs) น้อย และอยู่ในระดับที่เป็นไปตามการกำหนดในมาตรฐานความปลอดภัย
มีความทนทานต่อแสงยูวี (UV resistance) และทนต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ
กันน้ำ/สะท้อนน้ำเนื่องจากสมบัติไฮโดรโฟบิก (hydrophobic) มีมุมสัมผัส (contact angle) มากกว่า 90 องศา จึงทำให้หยดน้ำกลิ้งตัวไปไม่เกาะพื้นผิว และยังทำให้สามารถกันการซึมผ่านของน้ำระหว่างบริเวณผิววัสดุฐาน และผิวเคลือบได้เป็นอย่างดี
เสริมความความแข็งแรงทนทานการขูดขีด เสียดสีและการกัดกร่อนจากสภาวะแวดล้อมที่รุนแรง (harsh environment) ได้หลายสภาวะ เช่น ในทะเล กลางแจ้งแดดจัด บริเวณอากาศหนาวจัดเลยจุดเยือกแข็ง เป็นต้น
ให้ผิวเคลือบที่มีความเงางาม โปร่งใส ผิวเรียบลื่น ทำความสะอาดง่าย หยดน้ำหรือของเหลวไม่เกาะติด กลิ้งตัวไหลออกไปเหมือนหยดน้ำบนใบบัว จึงทำให้ผิวมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น

โครงสร้างเคมีพื้นฐานของสารประกอบซิลิโคนโพลิเมอร์ [-Si-O- หรือ (-Si-NH-)_n หรือ Si-CH_n-) ที่จับกับอะตอมของธาตุอื่นและนิยมใช้ในงานเกี่ยวกับพื้นผิววัสดุ ได้แก่ โพลีไดเมธิลไซล็อกเซน (polydimethylsiloxane หรือ PDMS) โพลีออกาโนไซลอกเซน หรือโพลีไซลอกเซน (polyorganosiloxane/polysiloxane) โพลีไซลาเซน (polysilazanes) โพลีคาร์โบไซลาเซน (polycarbossilazanes) และโพลีไซลิลคาร์โบดีไมด์ (polycarbodiimides)

ตัวอย่างของสารประกอบซิลิโคนโพลิเมอร์ชนิดต่างๆ ที่นิยมใช้ในงานทั่วไปเกี่ยวกับพื้นผิวดังนี้

ไซเลน (Silanes) เป็นสารเพิ่มการยึดเกาะผิวของสีและกาว โดยมีสมบัติไฮโดรโฟบิกที่ดี ทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ การกัดกร่อนของสารเคมีและการขูดขีดของพื้นผิว นิยมใช้เป็นตัวรองพื้น (primer) สีรถยนต์และอาคารบ้านเรือน และมีหน้าที่เป็นตัวประสานเนื้อสีเคลือบผิว
โพลีไดเมธิลไซลอกเซน (Polydimethyl siloxane, PDMS) มีอีลาสโตเมอร์เป็นองค์ประกอบพื้นฐาน (elastomer-based) ในวัสดุกลุ่มนี้ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ มีสมบัติความเป็นไฮโดรโฟบิกเช่นเดียวกัน มีความสามารถในการลดแรงตึงผิว (wetting agents) ทนทานการขูดขีด อีกทั้งยังไม่ทำให้เกิดการลื่นไถล ตัวที่มีมวลโมเลกุลสูงสามารถใช้เป็นตัวผนึก (sealants) และกันน้ำสำหรับเคลือบบนเส้นใยผ้า หรือทำเป็นชั้นฟิล์มปกป้องผิวสีรถยนต์และสีกันเพรียงในเรือเดินสมุทร
โพลีออร์การโนไซล็อกเซน (Polysiloxane) มีสมบัติใกล้เคียงกับกลุ่ม PDMS แต่มีดีกรีความเป็นโพลิเมอร์อินทรีย์มากกว่า สารประกอบกลุ่มนี้สามารถเพิ่มปริมาณสัดส่วนที่เป็นของแข็ง (solid content) ได้มากขึ้น ทำให้ลดสัดส่วนของปริมาณสารไอระเหยอินทรีย์ (VOC) ได้ นอกจากนี้ยังมีสมบัติเป็นตัวลดฟอง (anti-foaming) และทนการกัดกร่อนจากสารละลายได้ดี นิยมนำมาผสมเพื่อฉีดขึ้นรูปเป็นแผ่นพลาสติก ตัวอย่างวัสดุที่มีสารประกอบกลุ่มนี้เป็นส่วนผสมและรู้จักกันดีก็คือแผ่นพลาสติกใสโพลีคาร์บอเนต นอกจากนี้ยังนำมาทำเป็นเลนส์และบานหน้าต่างได้ด้วย
ซิลิโคนโพลีอีเธอร์ (Silicone polyethers) เป็นสารประกอบกลุ่มลดแรงตึงผิว (surfactants) ประสิทธิภาพดี มีความเป็นพิษต่ำ เมื่อควบคุมสัดส่วนการผสมขององค์ประกอบและความหนืด (viscosity) ให้พอเหมาะ จะช่วยรักษาความตึงผิวของเหลวได้สม่ำเสมอ ให้พื้นผิวมีความเรียบ (levelling) และยังปกปิดร่องรอยตำหนิต่างๆ ได้ จึงนิยมใช้ในงานอุตสาหกรรมด้านตกแต่ง เครื่องสำอาง การเคลือบผิวเส้นใยผ้าและกระดาษให้เรียบเนียนสัมผัสนุ่มสบายมือ และยังใช้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของยาปราบศัตรูพืช
ซิลิโคนเรซิน (Silicone resins) จัดเป็นสารประกอบโพลิเมอร์กลุ่มที่มีมวลโมเลกุลต่ำ จึงสามารถนำมาทำได้ทั้งวัสดุเทอร์โมพลาสติกแบบนุ่ม ยืดหยุ่น หรือ ฟิล์มพลาสติกเทอร์โมเซ็ตแบบแข็ง นิยมใช้งานด้านวัสดุที่มีสมบัติน้ำไม่เกาะผิว ทนความร้อนและสารเคมี มีความเป็นฉนวน อาทิเช่น เครื่องใช้ในครัวเรือน และอุปกรณ์ทำอาหาร นอกจากนี้ยังใช้เคลือบกันความชื้นและเป็นฉนวนอาคารและวัสดุก่อสร้าง
ซิลิโคนอิลาสโตเมอร์ (Silicone elastomers) หรือรู้จักในชื่อเรียกว่า “ยางซิลิโคน” (silicone rubbers) สารประกอบกลุ่มนี้ให้สมบัติความทนทานต่ออุณหภูมิและแสงยูวีสูง กันความชื้นได้ดี เหมาะกับการใช้งานเคลือบผิวนอกอาคาร เช่นวัสดุมุงหลังคาและผนัง นอกจากนี้ยังมีความเป็นฉนวนสูง ทนทานการกัดกร่อน มีความเฉื่อยต่อการเปลี่ยนแปลงสภาวะแวดล้อม สามารถเตรียมให้อยู่ในลักษณะหลายรูปแบบ จึงนิยมนำไปใช้งานในวงกว้าง ไม่ว่าจะเป็น อุตสาหกรรมการผลิต การก่อสร้าง พลังงาน สุขภาพ การขนส่ง เครื่องอุปโภคบริโภค การเกษตรและสิ่งทอ งานสายส่งไฟฟ้า (powerline insulator)
ซิลิโคนโพลีไซลาเซน (Silicone polysilazanes มีโครงสร้างหลักเป็น Si-N และ Si-O แขนที่เหลือสามารถต่อกับหมู่ฟังก์ชัน R1 R2 และอื่นๆ ตามที่เกริ่นไว้ข้างต้น คุณสมบัติของซิลิโคนโพลิเมอร์กลุ่มนี้ ในด้านความทนทาน ไม่ว่าจะเป็นความต้านทานต่อการขูดขีด (scratch resistance) อุณหภูมิ รังสียูวีหรือแม้แต่การกัดกร่อนจากสภาวะแวดล้อมถือว่าดีมาก จึงนิยมใช้ผสมทำสารเคลือบผิวกลุ่มสีเคลือบเพื่อใช้ในงานที่ต้องการความทนทานสูง เช่น สีทาพื้นผิวตามภายนอกอาคารบ้านเรือน รางรถไฟ ระบบท่อ เป็นต้น เพราะนอกจากจะทนทานต่อสภาวะแวดล้อมแล้ว ยังสามารถทำความสะอาดผิวได้ง่าย ทำให้มีอายุการใช้งานยาวนาน

แหล่งข้อมูลอ้างอิง
ขอขอบคุณข้อมูลจาก

Zielecka, M., & Bujnowska, E. (2006). Silicone-containing polymer matrices as protective coatings: Properties and applications. Progress in Organic Coatings, 55(2), 160-167. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2005.09.012
https://www.shinetsusilicone-global.com/products/usage/coating/index.shtml
Sanders Jr, A. J. (1981). S. Patent No. 4,247,330. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office.
US Patent no. 4,247,330 PROTECTIVE COATINGS
https://patentimages.storage.googleapis.com/3e/d9/85/d0226529116a20/US4247330.pdf
Barroso, G., Li, Q., Bordia, R. K., & Motz, G. (2019). Polymeric and ceramic silicon-based coatings–a review. Journal of Materials Chemistry A, 7(5), 1936-1963. https://doi.org/https://doi.org/10.1039/C8TA09054H
Cavallin, C.L., “Heat resistant coating compositions, coated articles, and methods,” United States Patent No. 8247067B2 (2004).
https://www.topwinsilicone.com/news/silicone-polyether-surfactant-overviews-application.html#:~:text=Agriculture%3A%20They%20are%20used%20as,pesticides%20on%20the%20targeted%20areas.
Narisawa, M.. (2010). Silicone Resin Applications for Ceramic Precursors and Composites. Materials, 3(6), 3518–3536. https://doi.org/10.3390/ma3063518
Mazurek, P., Vudayagiri, S., & Skov, A. L.. (2019). How to tailor flexible silicone elastomers with mechanical integrity: a tutorial review. Chemical Society Reviews, 48(6), 1448–1464. https://doi.org/10.1039/c8cs00963e
Shayed, M., Hund, R., & Cherif, C.. (2015). Effect of thermal-resistant polymeric coatings on thermomechanical and topographical properties of glass fiber. Journal of Industrial Textiles, 44(5), 682–698. https://doi.org/10.1177/1528083713510012
https://www.paint.org/coatingstech-magazine/articles/polysilazanes-binders-that-make-a-difference-to-surfaces/
Sun, Y., Xiong, W., Cheng, W., Wang, H., & Mao, T.. (2022). Bioinspired Bola Polysiloxane for Wettability, Breathability, and Softness in Fabrics. Industrial & Engineering Chemistry Research, 61(21), 7205–7215. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.2c00021

The post ซิลิโคนโพลิเมอร์กับการประยุกต์ใช้งานด้านพื้นผิววัสดุ appeared first on MTEC ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ.