เซนเซอร์สำหรับตรวจวัดสารอินทรีย์ที่สร้างขึ้นเอง โดยอาศัยคอมโพสิทระหว่าง ท่อนาโนคาร์บอนกับโพลิเมอร์บางชนิด

Abstract

ในงานวิจัยนี้ได้มีการสร้างเซนเซอร์สำหรับตรวจวัดสารอินทรีย์บางชนิดโดยใช้ท่อนาโนคาร์บอนผสมกับโพลิเมอร์หลายชนิด คุณสมบัติในการเป็นเซนเซอร์ของคอมโพสิทระหว่างท่อนาโนคาร์บอนกับโพลิเมอร์นั้นจะอาศัยการเปลี่ยนแปลงสัญญาณความต้านทานทางไฟฟ้าเมื่อคอมโพสิททำอันตรกิริยากับโมเลกุลของแก๊สที่สนใจซึ่งเกิดจากการบวมตัวของโพลิเมอร์ที่ผสมอยู่ ได้ทำการศึกษาคอมโพสิทระหว่างท่อนาโนคาร์บอนกับโพลิเมอร์ในหลายๆ อัตราส่วนกับแก๊สที่เลือกได้แก่แอมโมเนีย (ในรูปของแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์) เอทานอล โทลูอีน และ ฟอร์มอลดีไฮด์ โดยการสร้างเซนเซอร์จะใช้วิธีการอัดให้เป็นแท่งเล็กๆ แล้วสอดลวดความร้อนเข้าไปตรงกลางแท่ง และการวัดสัญญาณความต้านทานทางไฟฟ้าทำได้โดยการจ่ายศักย์ไฟฟ้าคงที่ค่าหนึ่งผ่านเข้าไปในแท่งของคอมโพสิทระหว่างท่อนาโนคาร์บอนกับโพลิเมอร์นั้นแล้วตรวจวัดสัญญาณโดยใช้ไมโครคอนโทรเลอร์ขนาดเล็กซึ่งประกอบไปด้วย แอลซีที 1661 และไอซีตัวแปรสัญญาณดิจิตอลเป็นสัญญาณอะนาลอคขนาด 10 บิท ทำหน้าที่เป็นตัวจ่ายศักย์ และ เอ็มซีพี3201 และไอซีตัวแปรสัญญาณอะนาลอคเป็นดิจิตอลขนาด 12 บิท ทำหน้าที่เป็นตัวตรวจวัดสัญญาณเมื่อผ่านแก๊สที่เลือกเข้าไปโดยอาศัยแก๊สไนโตรเจนเป็นแก๊สตัวพา จากผลการทดลองพบว่า โพลิเมอร์ที่มีเอทิลีนเป็นองค์ประกอบ (โพลิเอทิลีน โพลิเอทิลีนไกลคอล โพลิเอทิลีนไกลคอลไดซัคซินิมิดิลซัคซิเนท โพลิเอทิลีนเทเลพาทเลต และ โพลิเอทิลีนออกไซด์) ในอัตราส่วน 1 ต่อ 50 โดยน้ำหนัก (โพลิเมอร์ ต่อ ท่อนาโนคาร์บอน) ให้สัญญาณตอบสนองต่อแก๊สแอมโมเนียในช่วงความเข้มข้น 10 ถึง 50 พีพีเอ็ม โดยมีค่าสัญญาณความต้านทานที่ลดลงจาก 100 กิโลโอมห์ ถึง 80 กิโลโอมห์ และตอบสนองายในเวลา 52วินาที โพลิเมอร์ที่มีไวนิลเป็นองค์ประกอบ (โพลิไวนิลแอลกอฮอล์ และ โพลิไวนิลคอลไรด์) ในอัตราส่วน 1 ต่อ 100 โดยน้ำหนัก (โพลิเมอร์ ต่อ ท่อนาโนคาร์บอน) ให้สัญญาณตอบสนองต่อไอระเหยของโทลูอีนในช่วงความเข้มข้น 0.1 ถึง 0.5 พีพีเอ็ม โดยมีค่าสัญญาณความต้านทานที่ลดลงจาก72.5 กิโลโอมห์ ถึง 66.5 กิโลโอมห์ และตอบสนองายในเวลา 47 วินาที ส่วนคอมโพสิทระหว่างท่อนาโนคาร์บอนกับโพลิเมอร์ตัวอื่นๆ ให้ผลไม่เป็นที่น่าพอใจ อายุการใช้งานของเซนเซอร์ที่สร้างขึ้นจะประมาณการฉีด 100 ซ้ำโดยมีค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานสัมพัทธ์เท่ากับ 1.02 เปอร์เซ็นต์

คำสำคัญ: ท่อนาโนคาร์บอนแบบหลายผนัง สารระเหยอินทรีย์ เซนเซอร์แบบโพลิเมอร์คอมโพสิท