full2012.pdf - page 407

šœÎµ
การปรับปรุ งสมบัติเชิงผิวของวัสดุโดยการเคลือบด้วยสารที่มีสมบัติเหมาะสมในลักษณะฟิ ล์มบางกําลังได้รับ
ความสนใจจากกลุ่มวิจัยทั่วโลก ทั้ งนี้ ฟิ ล์มบางไทเทเนียมไดออกไซด์ก็เป็ นฟิ ล์มอี กชนิดหนึ่ งที่ ได้รับความสนใจอย่างมาก
เนื่ องจากฟิ ล์มบางไทเทเนียมไดออกไซด์ มีสมบัติน่ าสนใจหลายประการ เช่น มี ค่าการส่ งผ่านแสงสูงในช่วงที่ตามองเห็ น
ทนการกัดกร่ อนของสารเคมีและการขัดสี ได้ดี (Ritter, 1975; Pulker, 1984) มีค่าดัชนีหักเหสูง (n = 2.5 สําหรั บอนาเทส
และ n = 2.7 สําหรั บรูไทล์) มีแถบพลังงานกว้าง (3.18 eV สําหรับอนาเทส และ 3.03 eV สําหรั บรูไทล์) (Li et al ., 2000)
ทําให้มีการนําไปใช้ในหลายด้าน เช่ น การเคลือบแสง (optical coating) การเคลือบเพื่อปกป้ องผิว (protective coating)
การเคลื อบให้มีสมบัติทําความสะอาดตัวเอง (self cleaning coating) (Yamakishi et al ., 2003) ที่สํ าคัญฟิ ล์มบาง
ไทเทเนี ยมไดออกไซด์ยังมีความสามารถเป็ นตัวเร่งปฏิกิ ริยาเชิงแสง (photocatalysis) (Babelon et al., 1998) ทําให้เริ่ ม
มีการนําไปประยุกต์ใช้เป็ นชั้นเคลือบที่มีสมบัติในการฆ่าหรื อยังยั้ งการเติบโตของเชื้อแบคทีเรี ย
ไทเทเนี ยมไดออกไซด์ที่พบในธรรมชาติมี 3 เฟส คื อ อนาเทส (anatase) รู ไทล์ (rutile) และ บรูไกท์ (brookite)
โครงสร้างของไทเทเนียมไดออกไซด์แต่ละเฟสมีสมบัติและการใช้งานที่ แตกต่างกัน โดยเฟสอนาเทสนิยมใช้เป็ นตั วเร่ง
ปฏิ กิริ ยาเชิ งแสง ส่ วนเฟสรูไทล์เหมาะสําหรับงานด้านทัศนศาสตร์และใช้เป็ นชั้ นเคลื อบปกป้ อง ทั้ งนี้ ปกติแล้วไม่พบ
เฟสบรูไกท์แต่พบเพียงโครงสร้างผลึ กแบบอสัณฐานเท่านั้ น (Löbl et al., 1994) ปั จจุบันมีการศึกษาความเป็ นไปได้ใน
การนําฟิ ล์มบางไทเทเนียมไดออกไซด์มาใช้ เป็ นชั้ นเคลือบเฉพาะด้ านที่มีความสามารถฆ่าหรื อยังยั้งการเติ บโตของเชื้ อ
แบคทีเรี ยเพิ่มมากขึ้ น (Sunada et al., 2003) สําหรั บการเตรียมฟิ ล์มไทเทเนี ยมไดออกไซด์ทําได้หลายวิธี เช่น โซลเจล
ระเหยสาร หรื อ สปั ตเตอริ ง อย่างไรก็ดี เทคนิคสปัตเตอริ งมี ข้อได้เปรี ยบที่ สามารถควบคุมอัตราเคลือบและสมบัติของ
ฟิ ล์มได้ง่ายกว่า ฟิ ล์มบางที่ได้มีคุณภาพและมีการยึดเกาะดี (Wu et al., 2006) อีกทั้งยังสามารถประยุ กต์ไปสู่การเคลือบ
ชิ ้นงานขนาดใหญ่ในระดับอุตสาหกรรมได้ง่ายอี กด้วย
ทั้ งนี้ เป็ นที่ ทราบดีในกลุ่มนักวิจั ยด้านฟิ ล์มบางว่าโครงสร้างของฟิ ล์มขึ้ นกับเงื่อนไขการเคลื อบเป็ นสํ าคัญ
สําหรั บการเคลื อบฟิ ล์มบางไทเทเนียมไดออกไซด์ให้มีเฟสอนาเทสสําหรั บใช้ฆ่าเชื้อแบคที เรี ยนั้ น ตัวแปรหนึ่ งที่สําคัญ
คืออัตราไหลแก๊ สออกซิเจน เนื่องจากโครงสร้ างผลึกของฟิ ล์มไทเทเนียมไดออกไซด์จะเปลี่ยนไปตามความดันและ
ปริ มาณแก๊ สออกซิเจนในกระบวนการเคลือบ (Zeman and Takabayashi, 2002) บทความวิจัยนี้ เป็ นรายงานผลการเตรี ยม
ฟิ ล์มบางไทเทเนียมไดออกไซด์ด้วยเทคนิครี แอคตีฟดี ซีแมกนีตรอนสปั ตเตอริง เมื่อแปรค่าอัตราไหลแก๊ สออกซิเจน และ
ทดสอบความเป็ นไปได้ในการฆ่าเชื้ อแบคทีเรี ย Escherichia coli (E. coli) ของฟิ ล์มไทเทเนียมไดออกไซด์เฟสอนาเทส
ที่เคลื อบได้เมื่อได้รับการฉายแสงยูวีเพื่อเป็ นข้อมูลพื้นฐานสําหรั บการวิจัยต่ อไป
ª·›¸ „µ¦ª·‹´¥
„µ¦Á˜¦¸¥¤Â¨³«¹ „¬µ¨´„¬–³ÁŒ¡µ³ °Š¢· ¨r ¤µŠÅšÁšÁœ¸¥¤Å—°°„ÅŽ—r
ฟิ ล์มบางไทเทเนียมไดออกไซด์ในงานวิ จัยนี้ เตรียมจากเครื่ องเคลือบระบบรี แอคตีฟดีซีแมกนี ตรอนสปัตเตอริ ง
(ภาพที่ 1) ห้องเคลือบทรงกระบอก เส้นผ่านศูนย์กลาง 310.0 mm ความสูง 370.0 mm ติ ดตั้ งเป้ าไทเทเนียม (99.97%)
เส้นผ่านศูนย์กลาง 54.0 mm ที่ คาโทด พร้อมภาคจ่ายไฟฟ้ าแรงสู งกระแสตรงขนาด 500 mA ความต่างศักย์เท่ากับ 440 V
ใช้แก๊สอาร์ กอน (99.999%) เป็ นแก๊สสปั ตเตอร์ แก๊ สออกซิเจน (99.999%) เป็ นแก๊สไวปฏิ กิริ ยา เครื่ องสูบสุ ญญากาศ
ประกอบด้วยเครื่ องสู บแบบแพร่ ไอมี เครื่ องสู บกลโรตารี เป็ นเครื่ องสู บท้าย การวัดความดันในห้ องเคลือบใช้มาตรวัด
ความดันของ balzers รุ่ น TPG300 โดยใช้หัววัดแบบพิรานี รุ่ น TPR010 และ หัววัดแบบเพนนิ งรุ ่น IKR050 การจ่ายแก๊ส
ในกระบวนการเคลือบควบคุ มด้วยเครื่องควบคุ มอัตราไหลมวลแก๊ส ของ MKS type247D
407
การประชุมวิชาการระดับชาติ มหาวิ ทยาลัยทักษิณ ครั้งที่ 22 ประจำปี 2555