สัมภาษณ์และเรียบเรียงโดย งานสื่อสารและขับเคลื่อนความรู้
ฝ่ายเผยแพร่เทคโนโลยีวัสดุ

ดร.จรัสพร มงคลขจิต และคณะ [*] ได้พัฒนาเซรามิกพรุนสำหรับการใช้งานด้านต่าง ๆ อย่างหลากหลาย เช่น ไส้กรองน้ำเซรามิกคอมโพสิตที่รวมคุณสมบัติที่หลากหลายไว้ภายในไส้กรองเพียงแท่งเดียว หลอดดูดเซรามิกกรองน้ำดื่มฉุกเฉิน และเซรามิกพรุนสำหรับใช้เป็นตัวรองรับ

รู้จักเซรามิกพรุน

เซรามิกพรุนคือเซรามิกที่มีความพรุนตัว มีสมบัติเช่นเดียวกับเซรามิกทั่วไป คือทนต่อสารเคมี ทนความร้อนได้สูง ทนต่อการกัดกร่อน นำความร้อนได้ต่ำ เป็นฉนวนไฟฟ้า แต่ยังแถมพ่วงด้วยสมบัติเฉพาะตัวอันเนื่องมาจากโครงสร้างที่มีรูพรุน เช่น มีน้ำหนักเบา มีความหนาแน่นต่ำ มีพื้นที่ผิวสูง มีความแข็งแรงเชิงกล มีสมบัติการไหลผ่านได้สูง และทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแบบฉับพลัน เซรามิกพรุนสามารถขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีรูปทรงหลากหลาย เช่น ท่อกลวง ท่อตัน แผ่น รังผึ้ง ขึ้นกับการนำไปใช้งาน

เซรามิกพรุนที่ทีมวิจัยพัฒนากับการใช้งานในลักษณะต่าง ๆ

ดร.จรัสพร และคณะ ได้พัฒนาเซรามิกพรุนที่มีความพรุนตัวในระดับต่าง ๆ ตามความเหมาะสมกับการใช้งาน เช่น ควบคุมเวลาในการบดส่วนผสมเพื่อให้ได้ขนาดวัตถุดิบตั้งต้นหรือสารตัวเติมชนิดต่าง ๆ ตามที่ต้องการ ทั้งนี้ขนาดของอนุภาคจะมีผลต่อขนาดรูพรุนของชิ้นงาน รวมทั้งควบคุมอุณหภูมิและเวลาที่ใช้ในการเผาชิ้นงานเพื่อให้ได้ความพรุนระดับต่าง ๆ

ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ที่ทีมวิจัยพัฒนาขึ้นมีดังต่อไปนี้

ไส้กรองน้ำเซรามิกคอมโพสิต : รวมคุณสมบัติที่หลากหลายไว้ในไส้กรองเพียงชิ้นเดียว

ไส้กรองน้ำเป็นชิ้นส่วนที่สำคัญในเครื่องกรองน้ำ ทำหน้าที่กำจัดสิ่งปนเปื้อนที่มากับน้ำ เช่น ตะกอน สี กลิ่น และจุลินทรีย์ ดร.จรัสพรกล่าวว่า “เครื่องกรองน้ำที่ใช้ทั่วไปมักใช้ไส้กรอง 3 คอลัมน์ที่ทำหน้าที่แตกต่างกัน ได้แก่ 1) คอลัมน์ที่แพ็กด้วยอนุภาคของถ่านกัมมันต์ (activated carbon) ทำหน้าที่ดูดซับกลิ่น คลอรีน และสารสนิมเหล็ก ซึ่งส่วนใหญ่มักผลิตจากถ่านหินหรือถ่านกะลามะพร้าวที่ผ่านการกระตุ้นทางความร้อนหรือทางเคมีแล้วบดย่อยให้มีขนาดตามความต้องการ 2) คอลัมน์ที่แพ็กด้วยเรซินแลกเปลี่ยนไอออน ซึ่งทำหน้าที่ลดความกระด้างของน้ำโดยการจับไอออนบวก และ 3) ไส้กรองรูพรุนสูง ซึ่งอาจเป็นได้ทั้งอะลูมินาพรุนหรือโพลิเมอร์พรุนทำหน้าที่กรองตะกอนขุ่นและจุลินทรีย์บางชนิด”

ดร.จรัสพร มงคลขจิต
อิชย์ชญาน์ สินเจริญเลิศ
ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ

เซรามิกพรุนคืออะไร?

เซรามิกพรุนเป็นเซรามิกที่โครงสร้างมีรูพรุนหรือช่องว่างภายในเนื้อหลังการเผา รูพรุนมีทั้งแบบเปิดและแบบปิด กรณีรูพรุนแบบเปิด อนุภาคของของเหลวหรือแก๊สที่มีขนาดเล็กกว่าสามารถแทรกซึมเข้าไปตามรูพรุนได้ ส่วนกรณีรูพรุนแบบปิด อนุภาคต่างๆ เหล่านี้ไม่สามารถแทรกซึมเข้าไปตามรูพรุนได้

เซรามิกพรุนแต่ละรูปแบบมีสมบัติที่เหมาะสมกับการใช้งานแตกต่างกัน เช่น เซรามิกที่มีรูพรุนแบบเปิดสามารถใช้เป็นตัวกรองสาร ส่วนเซรามิกที่มีรูพรุนแบบปิดสามารถใช้เป็นฉนวนกันความร้อน

สมบัติเด่นของเซรามิกพรุนมีอะไรบ้าง?

เซรามิกพรุนมีสมบัติเด่นหลายด้าน ได้แก่ น้ำหนักเบา ความหนาแน่นต่ำ พื้นที่ผิวสูง การนำความร้อนต่ำ เป็นฉนวนความร้อนที่ดี มีสมบัติการไหลผ่านสูง มีความแข็งแรงเชิงกลดี ทนต่อการขัดสีและการกัดกร่อนของสารเคมีที่อุณหภูมิสูง และทนต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอย่างฉับพลัน

เซรามิกพรุนใช้ทำผลิตภัณฑ์อะไรบ้าง?

เซรามิกพรุนสามารถขึ้นรูปได้หลากหลายรูปแบบ เช่น ท่อกลวง ท่อตัน แผ่น รวงผึ้ง โฟม และสามารถพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น ไส้กรองน้ำ เบ้าเผาสาร แผ่นรองเผา เฟอร์นิเจอร์ในเตาเผา

อุตสาหกรรมใดสามารถใช้ประโยชน์จากเซรามิกพรุนได้บ้าง?

มีการนำเซรามิกพรุนไปใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมต่างๆ ดังต่อไปนี้ เช่น วัสดุทนไฟ อาหาร เครื่องดื่ม ยา การแพทย์ ชีวภาพ เคมี ปิโตรเคมี สิ่งทอ การบำบัดน้ำ และการทำน้ำให้บริสุทธิ์

ทีมวิจัยพัฒนาเซรามิกพรุนอย่างไร?