วัสดุเซรามิกที่มีความสามารถในการทำความสะอาดตัวเอง

บทคัดย่อ

เซรามิกทางเท้าหรืออิฐทางเท้า จัดเป็นผลิตภัณฑ์เซรามิกประเภทหนึ่งที่ได้รับความนิยมใช้งานเป็นอย่างมาก ซึ่งจะพบเห็นได้ตามสวนสาธารณะ พื้นที่สวน และทางเท้าต่าง ๆ โดยมักจะพบปัญหาที่สำคัญ คือ การเกิดตะไคร้และคราบสกปรกบนผิวอิฐ ส่งผลเสียต่อทัศนียภาพ ความสวยงาม และเกิดอุบัติเหตุได้ง่ายจากการลื่นล้ม นอกจากนี้การกำจัดตะไคร้และคราบสกปรกที่ใช้กันในปัจจุบัน เช่น เครื่องฉีดน้ำแรงดันสูง และน้ำยาทำความสะอาด ไม่สามารถกำจัดตะไคร่น้ำและราได้อย่างถาวร งานวิจัยนี้จึงเป็นการนำความรู้ด้านวัสดุศาสตร์มาประยุกต์ใช้ทางด้านสิ่งแวดล้อม โดยการสังเคราะห์อิฐทางเท้าที่มีคุณสมบัติป้องกันคราบสกปรกไม่ให้เกิดขึ้นที่ผิวหน้า หรือที่เรียกว่าอิฐทำความสะอาดตัวเอง หลักการการสลายสารอินทรีย์ของเทคนิคโฟโตคะตะไลสิสด้วยไทเทเนียมไดออกไซด์ถูกนำมาประยุกต์ในการสังเคราะห์อิฐทำคามสะอาดตัวเอง ในขั้นตอนแรกเป็นการศึกษาการเพิ่มประสิทธิภาพการสลายอินทรีย์ของไทเทเนียมไดออกไซด์ด้วยการเจือเหล็กด้วยวิธีโซลเจล โดยจะสังเคราะห์อนุภาคไทเทเนียมไดออกออกไซด์เจือเหล็กที่ความเข้มข้นต่าง ๆ และวิเคราะห์คุณสมบัติ จากนั้นศึกษาประสิทธิภาพการสลายสารอินทรีย์ (สีเมทิลลีนบลู) ขั้นตอนที่สองเป็นการสังเคราะห์อิฐทำความสะอาดตัวเอง โดยการเคลือบอนุภาคไทเทเนียมไดออกออกไซด์บนผิวอิฐด้วยวิธีพ่นเคลือบและจุ่มเคลือบภายใต้เงื่อนไขต่าง ๆ เช่น ระยะเวลา และความเข้มข้นของไทเทเนียมไดออกไซด์ จากนั้นทดลองประสิทธิภาพการสลายสีเมทิลลีนบลู และขั้นตอนที่สาม เป็นการศึกษาประสิทธิภาพการป้องกันคราบสกปรกของอิฐในชุดทดลองแบบจำลองน้ำท่วมขัง และฝนตก ภายใต้แสงธรรมชาติและแสงยูวี ผลการศึกษาพบว่า ไทเทเนียมไดออกไซด์เจือเหล็กที่ความเข้มข้น 0.2% โดยน้ำหนัก ให้ประสิทธิภาพการสลายสีเมทิลลีนบลูสูงที่สุด คิดเป็น 93% ส่วนไทเทเนียมไดออกไซด์ที่ไม่เจือเหล็กให้ประสิทธิภาพการสลายสีเมทิลลีนบลูเท่ากับ 90% และเมื่อเจือเหล็กด้วยความเข้มข้นที่สูงเกินไปจะส่งผลเสียการสลายสีเมทิลลีนบลู และเมื่อนำไปสังเคราะห์อิฐทำความสะอาดตัวเองพบว่า การสังเคราะห์ด้วยวิธีจุ่มเคลือบให้ประสิทธิภาพดีกว่าวิธีพ่นเคลือบ เนื่องจากพบไทเทเนียมไดออกไซด์บนพื้นผิวอิฐมากกว่า และความเข้มข้นของไทเทเนียมไดออกไซด์ที่เหมาะสมต่อการจุ่มเคลือบ คือ 0.3 กรัมต่อลิตร ซึ่งให้สามารถสลายสีเมทิลลีนบลูได้ดีถึงดีมาก เมื่อทดลองประสิทธิภาพการป้องกันคราบสกปรกของอิฐทำความสะอาดตัวเองในชุดทดลองแบบต่าง ๆ เป็นระยะเวลา 3 เดือน พบว่า อิฐทำความสะอาดตัวเองสามารถป้องกันคราบสกปรกได้ดีที่สุดภายใต้แสงยูวีเอ โดยไม่พบตะไคร่และคราบสกปรกเกิดขึ้นบนผิวอิฐเลย ทั้งนี้เนื่องจากความเข้มของแสงยูวีสูงเพียงพอที่จะสลายคราบสกปรกด้วยกระบวนการออกซิเดชั่น นอกจากนี้อิฐทำความสะอาดตัวเองสามารถชะลอการเกิดคราบสกปรกได้ค่อนข้างดีภายใต้แสงธรรมชาติ โดยประสิทธิภาพการป้องกันคราบสกปรบในชุดทดลองแบบสเปรย์น้ำจะให้ผลดีกว่าชุดทดลองแบบแช่น้ำ แม้ว่างานวิจัยนี้จะสามารถสังเคราะห์อิฐที่มีคุณสมบัติชะลอการเกิดคราบสกปรกได้ แต่อิฐทำความสะอาดตัวเองนี้ควรศึกษาเพิ่มเติมในเงื่อนไขอื่น ๆ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการป้องกันคราบสกปรก และยืดระยะเวลาการใช้งาน ก่อนนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์

คำสำคัญ