การปลูกแกรฟีนบนแผ่นโลหะด้วยวิธีการเคลือบผิวด้วยไอเคมีโดยใช้น้ำมันพืชที่ใช้แล้วเป็นแหล่งคาร์บอน

Abstract

น้ำมันพืชเป็นวัตถุดิบที่มีส่วนธาตุคาร์บอนเป็นส่วนประกอบหลัก โดยน้ำมันพืชได้รับความนิยมอย่างมากในการประกอบอาหาร ซึ่งบ่อยครั้งที่น้ำมันพืชที่ใช้แล้วถูกทิ้งลงในแหล่งน้ำ โดยน้ำมันพืชที่ใช้แล้วเหล่านี้จะลอยอยู่บนผิวน้ำเนื่องจากมีค่าความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ ซึ่งจะเป็นอุปสรรคขัดขวางการแลกเปลี่ยนแก๊สออกซิเจนระหว่างน้ำกับอากาศ ทำให้น้ำบริเวณนั้นเน่าเสียและส่งผลต่อความเป็นอยู่ของสัตว์น้ำในบริเวณนั้นด้วยเหตุนี้โครงการวิจัยนี้จึงศึกษาการปลูกแกรฟีนบนแผ่นเหล็กสเตนเลส S304 ขนาด 3×4 ตารางเซนติเมตร หนา 0.7 มิลลิเมตร ซึ่งมีพื้นที่ผิวประมาณ 24 ตารางเซนติเมตร (3×4×2 ด้าน) ด้วยวิธีการเคลือบผิวด้วย ไอเคมีโดยใช้น้ำมันพืชที่ใช้แล้วเป็นแหล่งคาร์บอน โดยโครงการวิจัยนี้ได้ทดลองทั้งน้ำมันพืชใหม่และน้ำมันพืชใช้แล้ว ยิ่งไปกว่านั้นยังได้ทดลองกับน้ำมันพืชที่ผ่านการทอดอาหารที่หลากหลาย เช่น ไก่ ลูกชิ้น กล้วย ขนมงา ฟักทอง มัน และขนมไข่เต่า เป็นต้น โดยจากผลการวิจัยพบว่าปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อการปลูกแกรฟีนบนเหล็กสเตนเลสด้วยวิธีการเคลือบผิวด้วยไอเคมีคือ อุณหภูมิ ปริมาณน้ำมันพืชใช้แล้ว โดยอุณหภูมิที่เหมาะสมคือ 900 ˚C ถึง 1000 ˚C และปริมาณน้ำมันพืชใช้แล้วที่เหมาะสม คือ 20-25 มล. นอกจากนี้ทีมวิจัยยังพบว่าน้ำมันพืชใช้แล้วสามารถใช้เป็นแหล่งคาร์บอนในการปลูกแกรฟีนบนเหล็กสเตนเลสได้เหมือนน้ำมันพืชใหม่ โดยผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าน้ำมันพืชที่ผ่านการทอดมาแล้ว 5 ครั้ง ยังสามารถใช้ปลูกแกรฟีนได้ ไม่ว่าน้ำมันพืชนั้นจะผ่านการทอดอาหารที่มีความหลากหลายมาแล้วก็ตาม ยิ่งไปกว่านั้นผลการวิจัยยังแสดงให้ทราบว่าน้ำมันพืชใช้แล้วสามารถปลูกคาร์บอนนาโนทิวบนเหล็กสเตนเลสได้อีกด้วย นอกจากนี้ผลการวิจัยยังแสดงให้ทราบว่าการเคลือบบนเหล็กสเตนเลสโดยใช้น้ำมันพืชใช้แล้วนั้นสามารถเพิ่มความแข็งของพื้นผิวเหล็กสเตนเลสได้โดยสามารถเพิ่มค่าความแข็งเฉลี่ยได้สูงสุดถึง 2.75 เท่า Vegetable oil is raw material which consists of carbon. The vegetable oil is widely used for cooking. After cooking, the waste vegetable oil is often dropped in rivers. Since the density of the waste vegetable oil is lower than that of water, the waste vegetable oil will float in water and obstruct the oxygen exchange between water and air resulting in polluted water and slaughter all aquatic animals in that area. Therefore, this research project studies the growth of graphene on 3×4×0.07 cm3 S304 stainless steel with the surface area of 24 cm2 by chemical vapor deposition using waste vegetable oil as a carbon source. The research project uses both new vegetable oil and waste vegetable oil as carbon sources for the graphene growth on stainless steel. This research project also uses the vegetable oil which underwent deep frying of various foodstuffs such as meatballs, banana, sesame, pumpkin, potato and so on. The research results show that the growth of graphene on stainless steel significantly depends on growth temperature and quantity of waste vegetable oil. The suitable growth temperature is 900 C to1000 C and the suitable quantity of waste vegetable oil is 20 ml. to 25 ml. In addition, this research project proves that the new vegetable oil and used vegetable oil can be utilized as carbon sources for graphene growth on stainless steel even though the vegetable oil underwent the 5-time deep frying of various foodstuffs. Moreover, the research project demonstrates the growth of carbon nanotubes on stainless steel by chemical vapor deposition using waste vegetable oil. Besides, the growth of graphene on stainless steel can increase the surface hardness of stainless steel up to 2.75 times.