“พัฒนากระบวนการผลิตโฟมไททาเนียมบริสุทธิ์แบบเซลล์เปิด”

ผลงานวิจัยเรื่อง “พัฒนากระบวนการผลิตโฟมไททาเนียมบริสุทธิ์แบบเซลล์เปิด โดยใช้กระบวนการชุบสารแขวนลอยกับต้นแบบโฟมพอลิเมอร์”
(Fabrication of Open-Cell Commercially Pure Titanium Foam Using Slurry Impregnated Polymeric Foam)
คณะผู้ร่วมวิจัย:

1. ดร.อัญชลี มโนนุกุล
ห้องปฏิบัติการโลหะวิทยาขั้นสูง หน่วยวิจัยโลหะ
2. Mrs.Makiko Tange
บริษัท ไทเซ โคเกียว (ประเทศไทย) จำกัด
3. นายปฐมภูมิ ศรีกุดเวียน
ห้องปฏิบัติการโลหะวิทยาขั้นสูง หน่วยวิจัยโลหะ (ปัจจุบันสังกัดห้องปฏิบัติการเทคโนโลยีการจัดการวัสดุเพื่อลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม หน่วยวิจัยด้านสิ่งแวดล้อม)
4. นายนิพนธ์ เด็นหมัด
ห้องปฏิบัติการโลหะวิทยาขั้นสูง หน่วยวิจัยโลหะ (ปัจจุบันลาศึกษาต่อ)
ชื่อรางวัลและเกียรติยศที่ได้ : รางวัลระดับดีมาก สาขาวิศวกรรมศาสตร์และอุตสาหกรรมวิจัย
หน่วยงานที่ให้รางวัลและเกียรติยศ: สำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ (วช.)
ผู้มอบ: รองนายกรัฐมนตรี (พลอากาศเอกประจิน จั่นตอง)
พิธีมอบรางวัลและเกียรติยศชื่อ: งานวันนักประดิษฐ์ ประจำปี 2560
สถานที่: ศูนย์นิทรรศการและการประชุมไบเทค บางนา กรุงเทพฯ.
วันที่: 2 กุมภาพันธ์ 2560

ความสำคัญและที่มาของการวิจัย
โฟมไททาเนียมแบบเซลล์เปิด (Open cell titanium foam) คือ โททาเนียมที่มีโครงสร้างเป็นโครงร่างตาข่ายที่มีความพรุนสูง รูพรุนมีลักษณะต่อเนื่องกัน ดังนั้นของเหลวหรือก๊าซสามารถไหลผ่านได้ และสามารถรับภาระแรงกระทำได้สูง โฟมโลหะแบบเซลล์เปิดนิยมใช้ในหลายวัตถุประสงค์ เช่น ใช้เป็นตัวกรองสำหรับใช้งานที่อุณหภูมิสูง ใช้เป็นขั้วในระบบเคมีไฟฟ้าซึ่งต้องการความต้านทานการกัดกร่อนสูงและต้องการพื้นที่ผิวสูงและใช้เป็นวัสดุปลูกฝังในร่างกาย ซึ่งต้องการวัสดุที่มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพ (Biocompatibility) ส่งผลให้โฟมไททาเนียมมีความเหมาะสมในการใช้งานเป็นอย่างมาก ซึ่งสมบัติเชิงกลที่ดีของโฟมไททาเนียม ได้แก่ ไม่เปราะและมีความสามารถในการรับภาระแรงกดได้สูง ทั้งนี้เนื่องจากไททาเนียมเป็นวัสดุที่ไวต่อการทำปฏิกิริยาเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 300 องศาเซลเซียส จะทำให้ไททาเนียมสามารถถูกปนเปื้อนได้ง่ายในระหว่างกระบวนการผลิต ธาตุที่มักปนเปื้อนกับไททาเนียมและทำให้ไททาเนียมเปราะ เช่น ออกซิเจน คาร์บอน ไนโตรเจน และไฮโดรเจน ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักของอากาศ ดังนั้นปัจจัยสำคัญคือการควบคุมปริมาณการปนเปื้อนโดยเฉพาะอย่างยิ่งออกซิเจนและคาร์บอน ถ้าสามารถควบคุมสารปนเปื้อนให้น้อยลงได้ ความสามารถในการรับภาระแรงกดจะเพิ่มขึ้น

แหล่งเงินทุนสนับสนุนในการทำวิจัย

• บริษัท ไทเซ โคเกียว (ประเทศไทย) จำกัด
• สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ

วัตถุประสงค์ของการวิจัย
เพื่อพัฒนากระบวนการผลิตโฟมไททาเนียมบริสุทธิ์แบบเซลล์เปิดโดยใช้กระบวนการชุบสารแขวนลอยกับต้นแบบโฟมพอลิเมอร์ โดยโฟมไททาเนียมที่ผลิตได้ไม่เปราะและสามารถรับแรงกดได้ดี
ระยะเวลาที่ทำการวิจัย
1 ปี 3 เดือน (วันที่ 1 พฤศจิกายน พ.ศ. 2555 ถึงวันที่ 31 มกราคม พ.ศ. 2557)

สรุปผลการวิจัย
กระบวนการผลิตโฟมไททาเนียมแบบเซลล์เปิดโดยใช้กระบวนการชุบสารแขวนลอยกับต้นแบบโฟมพอลิเมอร์ได้ถูกวิจัยและพัฒนาขึ้นร่วมกันระหว่างเอ็มเทคและบริษัท ไทเซ โคเกียว (ประเทศไทย) จำกัดโดยคัดเลือกวัสดุตั้งต้นและวิจัยขั้นตอนการผลิตและตัวแปรในการผลิตให้สามารถผลิตโฟมไททาเนียมที่มีสมบัติเชิงกลที่ดี โดยกระบวนการดังกล่าวเหมาะสมกับการผลิตเชิงพาณิชย์ โฟมไททาเนียมที่ผลิตได้มีโครงสร้างสม่ำเสมอ มีความแข็งแรง ไม่เปราะ ไม่มีสารปนเปื้อน จากการวิเคราะห์โดยเทคนิคเอกซ์เรย์ดิฟแฟรกชัน มีระดับความพรุน 86-92% โดยมีขนาดของเซลล์ระหว่าง 1.1-2.4 มม. ขนาดมาตรฐานที่ผลิตเพื่อจำหน่ายคือ 85×85 และ 280×280 มม. หนา 5 หรือ 9 มม. รูปร่างอื่นสามารถผลิตได้เช่นกัน

ประโยชน์ที่ได้รับจากการวิจัย
ผลงานที่ได้รับจากการวิจัยสามารถขยายขนาดเพื่อผลิตและจำหน่ายโฟมไททาเนียมเชิงพาณิชย์ได้
ศักยภาพในการพัฒนาไปสู่การใช้ประโยชน์ในเชิงพาณิชย์
มีโครงการขยายขนาดระดับประลองที่ บริษัท ไทเซ โคเกียว (ประเทศไทย) จำกัด ระหว่างวันที่ 9 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2557 ถึงวันที่ 8 ธันวาคม พ.ศ. 2557 ปัจจุบันบริษัท ไทเซ โคเกียว (ประเทศไทย) จำกัด สามารถผลิตเพื่อจำหน่ายเชิงพาณิชย์

การนำผลงานไปใช้ประโยชน์ในมิติต่างๆ

• เชิงพาณิชย์ (ผลิตเพื่อจำหน่ายเชิงพาณิชย์)
• เชิงวิชาการ (บทความในวารสารวิชาการระดับนานาชาติอีก 4 ฉบับ ยื่นจดสิทธิบัตรไทยสิ่งประดิษฐ์ 1 ฉบับ และสิทธิบัตรออกแบบ 2 ฉบับ)