External Stimuli Response Properties of Gelatin/Graphene Derivative

โดย สุพนิต จึงแย้มปิ่น

ปี 2566

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาสมบัติการตอบสนองของเจลาตินไฮโดรเจลและวัสดุผสม ระหว่างไฮโดรเจลและอนุพันธ์ของกราฟีน ซึ่งงานวิจัยนี้อนุพันธ์ของกราฟีนที่ใช้ศึกษา คือ กราฟีน ออกไซด์โดยศึกษาการตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอก ได้แก่ ไฟฟ้า ความชื้นและความเป็นกรด-ด่างของ สภาวะแวดล้อม

กราฟีนออกไซด์ถูกสังเคราะห์ด้วยวิธี Hummers method ที่ปริมาณของกราไฟต์ต่อ โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต (GP:KMnO4) ที่สัดส่วน 1:1, 1:2, 1:3, 1:4 สำหรับ GO1, GO2, GO3 และ GO4 ตามลำดับ และศึกษาสมบัติทางเคมี กายภาพ และทางไฟฟ้าของกราฟีนออกไซด์ที่สังเคราะห์ได้ GO2 แสดงสมบัติทางไฟฟ้า และกายภาพดีที่สุด เนื่องจาก GO2 แสดงสมบัติที่ดีที่สุดเนื่องจากสัดส่วน กราไฟต์ต่อโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตถูกที่ใช้ในการสังเคราะห์นั้นเหมาะสม ส่งผลให้มีขนาดความ หนาของชั้นกราฟีนที่เหมาะสมและความเป็นผลึกสูง ทำให้สมบัติทางไฟฟ้าให้มีค่าที่เหมาะสม เจลาติน ไฮโดรเจลและวัสดุผสมระหว่างไฮโดรเจลและกราฟีนออกไซด์ถูกทดสอบสมบัติการตอบสนองต่อสิ่งเร้า ภายนอก ได้แก่ ไฟฟ้า ความชื้นและเคมี ผลการทดลองพบว่าเจลาตินไฮโดรเจลและวัสดุผสมระหว่าง ไฮโดรเจลและ กราฟีนออกไซด์นั้นสามารถควบคุมการบิดงอ และการขยายตัวภายใต้การปรับความเข้ม สนามไฟฟ้า เมื่อเพิ่มความเข้มสนามไฟฟ้าการตอบสนองผ่านการบิดงอและการขยายตัวเส้นวงกลมเพิ่ม มากขึ้น นอกจากนี้ยังสามารถควบคุมการโค้งงอของวัสดุภายใต้ความเป็นกรดด่างของสภาวะแวดล้อมได้ อีกด้วย

ดังนั้นเจลาตินไฮโดรเจลและวัสดุผสมระหว่างไฮโดรเจลและกราฟีนออกไซด์สามารถใช้เป็น วัสดุสำหรับอุปกรณ์แอคทูเอเตอร์ที่สามารถขึ้นรูปได้ง่ายและตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอกได้ดี

ABSTRACT

This research aimed to study the external stimuli response of gelatin hydrogel ( GEL) and graphene derivative /gelatin hydrogel. In this work, the selected graphene derivative is graphene oxide (GO). The external stimuli are electrical stimuli, humidity, and pH.

GO was synthesized by Hummers method at various Graphite per Potassium permanganate ratios ( GP: KMnO4) at 1:1, 1:2, 1:3, 1:4 for GO1, GO2, GO3 and GO4, respectively. The electrical, physical, and chemical properties of the prepared GO were investigated. GO2 presented the suitable properties due to the optimal GP: KMnO4 ratio. GO2 showed the optimum thin layer of GO and high crystallinity resulting in good electrical properties. The response to external stimuli including electricity, humidity, and chemistry, of the GEL and GO/GEL was studied. The results showed that GEL and GO/GEL could control bending response and circular actuation when increasing electric field strength and decreasinghumidity. Moreover, the degree of bending could be controlled under the pH of the environment.

Thus, GEL and GO/GEL could be alternative materials for actuator which can easily be formed and responded well to external stimuli.

Download: External Stimuli Response Properties of Gelatin/Graphene Derivative