สำนักงานคณะกรรมการวิจัย ...wwmms.up.ac.th › ... ›...

สำ�นกง�นคณะกรรมก�รวจยแหงช�ต โครงการวจย

แบบเสนอโครงการวจย (research project)ประกอบการเสนอของบประมาณ ประจำาปงบประมาณ พ.ศ. 2559

ตามมตคณะรฐมนตร

------------------------------------ชอโครงการวจย

ก�รเพมสภ�พไวทคว�มเขมขนตำ�ของเอทลนเซนเซอรทมฐ�นเปนแบบรอยตอเฮเทอโรระหว�งโครงสร�งน�โนซงกออกไซกบอนภ�คน�โนโลหะออกไซดภ�ยใตก�รสองสว�งดวยรงสยวLow concentration sensitivity enhancement of ethylene sensor based on ZnO nanostructures and nanometal oxide heterojunction under UV illumination

ชอแผนงานวจย ก�รสร�งและพฒน�หวตรวจจบก�ซเอทลนเพอวเคร�ะหคณภ�พผลไมเศรษฐกจในจงหวดพะเย�Fabrication and development of ethylene gas sensor for monitoring of fruit quality in Phayao province

(ฉบบปรบปรงป

สวน ก : ลกษณะโครงการวจย

โครงก�รวจยใหม โครงก�รวจยตอเนองระยะเวล� 3 ป ปนเปนปท 2 รหสโครงก�รวจย R020057216007

I ระบความสอดคลองของโครงการวจยกบยทธศาสตรการพฒนาประเทศตามแผน พฒนาเศรษฐกจและสงคมแหงชาต ฉบบท 11 (พ.ศ. 2555-2559) ยทธศ�สตรคว�มเขมแขงภ�คเกษตรคว�มมนคงของอ�ห�รและพลงง�น

IIระบความสอดคลองของโครงการวจยกบนโยบายและยทธศาสตรการวจยของชาต ฉบบท 8 (พ.ศ. 2555-2559)

ยทธศ�สตรก�รวจยท 4 ก�รสร�งศกยภ�พและคว�มส�ม�รถเพอก�รพฒน�นวตกรรมและบคล�กรท�งก�รวจย

ยทธศ�สตรท 1 พฒน�วทย�ศ�สตรเทคโนโลยและนวตกรรมสเชงพ�ณชยรวมทงองคคว�มรใหมท�งวทย�ศ�สตร สงคมศ�สตรและก�รพฒน�องคคว�มรใหมในวทย�ก�รต�งๆ

แผนง�นวจยท 1.1 ก�รวจยและพฒน�นวตกรรมสงประดษฐและองคคว�มรใหมท�งวทย�ศ�สตรและเทคโนโลย เชน เทคโนโลยชวภ�พ วสดศ�สตร เทคโนโลยส�รสนเทศและก�รสอส�ร น�โนเทคโนโลย วทย�ศ�สตรก�รแพทยและส�ธ�รณสขสตวทดลองและวธก�รอนเพอทดแทนก�รใชสตว เทคโนโลยด�นอ�วธยทโธปกรณ เปนตน

III ระบความสอดคลองของโครงการวจยกบยทธศาสตรการวจยของชาตรายประเดน

ส�ม�รถดร�ยละเอยดไดจ�กเวบไซต http://eval.nrct.go.th

สงประดษฐและองคคว�มรใหมท�งวทย�ศ�สตรและน�โนเทคโนโลย

IV ระบความสอดคลองของโครงการวจยกบนโยบายรฐบาล

- นโยบ�ยเรงดวนทจะเรมดำ�เนนก�รในปแรก : เรอง 11 ยกระดบร�ค�สนค�เกษตรและใหเกษตรกรเข�

ถงแหลงเงนทน - นโยบ�ยระยะก�รบรห�รร�ชก�ร 4 ป ของรฐบ�ล :

นโยบ�ยวทย�ศ�สตร เทคโนโลย ก�รวจย และนวตกรรม

สวน ข : องคประกอบในการจดทำาโครงการวจย 1. ผรบผดชอบ [คณะผวจย บทบาทของนกวจยแตละคนในการทำาวจย และสดสวนททำา การวจย (%)] และหนวยงาน ประกอบดวย หนวยงานหลกและหนวยงานสนบสนน

คณะผวจย 1.1. หวหน�โครงก�รวจย ดร.เอกสทธ วงศร�ษฎร

บทบ�ทของนกวจย บรห�รจดก�รโครงก�รทงหมด

สดสวนททำ�ก�รวจย 100%หนวยง�นหลก คณะวทย�ศ�สตร

มห�วทย�ลยพะเย�หนวยง�นสนบสนน หองปฏบตก�รวจยฟสกสประยกต

ภ�ควช�ฟสกสและวสดศ�สตร คณะวทย�ศ�สตร มห�วทย�ลยเชยงใหม

2. ประเภทการวจย (ผนวก 5)ก�รวจยประยกต (Applied research)

3. สาขาวชาการและกลมวชาททำาการวจย (ผนวก 5)

ก�รวจยท�งวทย�ศ�สตรก�ยภ�พและคณตศ�สตร

4. คำาสำาคญ (keywords) ของโครงการวจยคำาสำาคญ: ก�ซเอทลน, ซงกออกไซด, โลหะออกไซด, รอยตอเฮเทอโร, รงสยวKeywords: Ethylene gas, ZnO, metal oxide, heterojunction, UV

5. ความสำาคญและทมาของปญหาททำาการวจยต�มทผวจยไดดำ�เนนโครงก�รวจยกอนหน�น ซงเปนก�รศกษ�

ก�รตอบสนองตอก�ซเอทลนของโครงสร�งน�โนซงกออกไซด จ�กนนไดทำ�ก�รศกษ�ก�รปรบปรงสภ�พไวของเซนเซอรโดยก�รเตมอนภ�คน�โนของโลหะชนดต�งๆ เชน ทองคำ� หรอแพลททนม ลงบนพนผวของโครงสร�งน�โนซงกออกไซด โดยโลหะดงกล�วเปนโลหะทมสมบตเปนตวเรงปฏกรย�ทดทำ�ใหส�ม�รถกระตนปฏกรย�ทพนผวได และทสำ�คญคอส�ม�รถชวยในก�รดงอเลกตรอนจ�กพนผวของโครงสร�งน�โนซงกออกไซด ทำ�ใหอเลกตรอนส�ม�รถทำ�ปฏกรย�กบออกซเจนในอ�ก�ศไดด ทำ�ใหคว�มหน�แนนของออกซเจนสปชสมค�เพมขน [1] สงผลใหคว�มหน�ของชนปลอดพ�หะมค�เพมขน [1] และสดท�ยเมอมก�ซเอทลนซงเปนรดวสก�ซม�ทำ�ปฏกรย�กบออกซเจนสปชสทพนผวของซงกออกไซดจงทำ�ใหอเลกตรอนทพนผวของซงกออกไซดมค�เพมขน จ�กกลไกทงหมดทกล�วม�ทำ�ใหเพมค�สภ�พไวใหกบเซนเซอรเอทลนได

อย�งไรกต�ม เนองจ�กก�ซเอทลนทปลอยออกม�จ�กผลไมนนต�มคว�มเปนจรงจะถกปลอยออกม�ในปรม�ณทนอยม�ก โดยอยในระดบ 10 ppb (part per billion) จนถงระดบ 10 ppm (part per million) [2] ดงนนก�รจะทำ�หวตรวจจบก�ซทส�ม�รถตรวจจบก�ซใหไดในระดบดงกล�วนนจำ�เปนตองห�วธก�รใหมเพอทำ�ใหหวตรวจจบก�ซส�ม�รถตรวจจบไดในระดบคว�มเขมขนตำ� ท�งผวจยจงสนใจก�รปรบปรงคว�มหน�ของชนปลอดพ�หะของโครงสร�งน�โนซงกออกไซดโดยใชส�รกงตวนำ�ชนดพเพอชวยในก�รควบคม ซงโครงสร�ง

ทเตรยมจ�กกระบวนก�รดงกล�วจะถกเรยกว� โครงสร�งแบบรอยตอระหว�งส�รกงตวนำ�ชนดเอนและส�รกงตวนำ�ชนดพ [3], [4]

แมว�ก�รเตรยมโครงสร�งแบบรอยตอเฮเทอโรระหว�งซงกออกไซดกบโลหะออกไซดชนดพจะส�ม�รถปรบปรงค�สภ�พไวได แตท�งผวจยตองก�รค�สภ�พไวทสงม�กเพอใหเซนเซอรส�ม�รถตอบสนองตอก�ซเอทลนไดทคว�มเขมขนตำ� ท�งผวจยจงจะปรบปรงพนผวของโครงสร�งน�โนซงกออกไซดกอน โดยกระบวนก�รปรบปรงนนท�งผวจยไดผสมส�รกงตวนำ�ชนดเอนแบบอนทมคว�มหน�ของชนเดอบ�ยม�กๆ เชน ส�รกงตวนำ�ทเปนดบกออกไซดและทงสเตนออกไซด เปนตน เนองจ�กส�รผสมระหว�งโลหะออกไซดทงสองไมว�จะเปนซงกออกไซดกบดบกออกไซดหรอซงกออกไซดกบทงสเตนออกไซดจะเกดปร�กฎก�รณทโดดเดนอยสองปร�กฎก�รณนนคอ เกด defects ขนในแลตทซของทงซงกออกไซดและโลหะออกไซดชนดอน ทำ�ใหพ�หะมค�เพมขนสงผลใหเมอมออกซเจนม�ทำ�ปฏกรย�จงทำ�ใหคว�มหน�แนนของออกซเจนสปชสมค�เพมขน สดท�ยจงส�ม�รถปรงปรงค�สภ�พไวได อกปร�กฎก�รณหนงคอจะมก�รเปลยนแปลงคว�มหน�แนนของอเลกตรอนทแถบพลงง�นของทงซงกออกไซดและโลหะออกไซดทนำ�ม�ผสม [5] ทำ�ใหมก�รเพมขนของออกซเจนสปชสดงทกล�วม� ดวยเหตผลทงหมดท�งผวจยจงจะทำ�ก�รปรบปรงโครงสร�งน�โนซงกออกไซดในเบองตนดวยกระบวนก�รผสมส�รโลหะออกไซดชนดเอน สวนกระบวนก�รเตรยมนนท�งผวจยจะเตรยมดวยกระบวนก�รปลกแบบไอท�งเคมซงเปนวธทประหยดตนทน นอกจ�กนยงส�ม�รถสงเคร�ะหไดในมห�วทย�ลยพะเย�

ในง�นวจยนท�งผวจยตองก�รทำ�ใหเซนเซอรส�ม�รถตอบสนองไดทคว�มเขมขนตำ� ดงนนหลงจ�กเตรยมส�รทมโครงสร�งผสมระหว�งซงกออกไซดกบโลหะออกไซดชนดเอนเชน ทงสเตนออกไซด (WO3) หรอดบกออกไซด (SnO2) แลว ท�งผวจยจะปรบปรงตอโดยก�รเตรยมส�รกงตวนำ�ชนดพทอยในรปอนภ�คน�โนม�ทำ�ใหเปนรอยตอเฮเทอโร (heterojunction) ระหว�งโครงสร�งผสมของซงกออกไซดกบส�รกงตวนำ�ชนดพ ซงจะกอใหเกดรอยตอพเอน (p-n junction)

โดยส�รทนำ�ม�ทำ�เปนรอยตอเฮเทอโรท�งผวจยจะใชส�รจำ�พวกคอปเปอรออกไซด (CuO), โมลบดนมออกไซด(MoO3) หรอนกเกลออกไซด (NiO) เปนตน ก�รใชโลหะออกไซดชนดพทหล�กหล�ยท�งผวจยไดศกษ�เพอห�เงอนไขทดทสดในก�รตอบสนองตอก�ซเอทลน

สำ�หรบกระบวนก�รทดสอบก�รตอบสนองตอก�ซเอทลนนน จะมก�รจ�ยคว�มต�งศกยใหกบระบบเซนเซอรซงทำ�ใหรอยตอระหว�งซงกออกไซดกบส�รกงตวนำ�ชนดพเกดคว�มหน�ของชนปลอดพ�หะขน สงผลตอก�รเพมขนของคว�มต�นท�น เมอปลอยก�ซเอทลนเข�ไปในเซนเซอรจะเกดปร�กฎก�รณในท�งตรงกนข�ม กล�วคอคว�มหน�ของชนปลอดพ�หะจะลดลงและสงผลใหกระแสไหลผ�นไดม�กและทำ�ใหคว�มต�นท�นลดลง สดท�ยทำ�ใหสภ�พไวมค�สงขน นอกจ�กนท�งผวจยยงจะปรบปรงประสทธภ�พของเซนเซอรดวยก�รใชรงสยวเข�ม�กระตน เนองจ�กรงสยวมคว�มย�วคลนใกลเคยงกบชองว�งแถบพลงง�นของซงกออกไซด ดงนนพลงง�นจ�กรงสยวจะชวยในก�รกระตนอเลกตรอนจ�กแถบว�เลนซไปยงแถบนำ�เพอเพมคว�มหน�แนนของพ�หะไดอกหนงท�ง ซงผวจยค�ดหวงว�รงสยวจะชวยเพมสภ�พไวและลดอณหภมในก�รตอบสนองตอก�ซเอทลน ดวยกลไกเหล�นท�งผวจยหวงเปนอย�งยงว�จะส�ม�รถเพมประสทธภ�พเพอใหเซนเซอรส�ม�รถวดคว�มเขมขนของก�ซเอทลนในระดบ ppb ได สำ�หรบในง�นวจยน นอกจ�กจะศกษ�สภ�พไวแลว ท�งผวจยยงจะศกษ�คว�มจำ�เพ�ะเจ�ะจงตอก�ซและคว�มมเสถยรภ�พของเซนเซอรเพมขนม� เนองจ�กผลไมแตละชนดทกำ�ลงสกนอกจ�กจะปลอยก�ซเอทลนออกม�แลวยงมก�ซชนดอนทถกปลดปลอยออกม�ดวย เชน ก�ซค�รบอนไดออกไซดและก�ซเอท�นอล ดงนนจงจำ�เปนอย�งยงทจะสร�งหววดตนแบบใหส�ม�รถวดเฉพ�ะก�ซเอทลนและมอ�ยก�รใชง�นทน�นเพอเปนก�รประหยดตนทน

6. วตถประสงคของโครงการวจย1. เพอสร�งและพฒน�หวตรวจจบก�ซเอทลนในผลไมท

คว�มเขมขนตำ� โดยใชเซนเซอรทมฐ�นเปนแบบรอยตอเฮเทอโรระหว�งโครงสร�งน�โนซงกออกไซกบอนภ�คน�โนของโลหะออกไซด

2. เพอปรบปรงสภ�พไวของเซนเซอรในระดบสวนในพนล�นสวน (ppb level) โดยก�รใชรงสยวกระตน

3. เพอปรบปรงคว�มจำ�เพ�ะเจ�ะจงตอก�ซโดยเจอดวยส�รชนดต�งๆ เชน ทองคำ�

7. ขอบเขตของโครงการวจย1. จะทำ�ก�รเตรยมและศกษ�ลกษณะเฉพ�ะของส�รน�โน

ซงกออกไซดทมก�รปรบปรงดวยรอยตอของอนภ�คน�โนของโลหะออกไซดชนดพ

2. ทำ�ก�รปรบปรงสภ�พไวในระดบ ppb โดยก�รเตมอนภ�คน�โนทองคำ�และนำ�ไปกระตนดวยรงสยว

3. ทำ�ก�รปรบปรงคว�มจำ�เพ�ะเจ�ะจงตอก�ซโดยเจอดวยส�รชนดต�งๆ เชน ทองคำ�

4. นำ�ไปสร�งและพฒน�เปนหวตรวจจบก�ซเอทลนเพอใชง�นไดจรงตอไป

8. ทฤษฎ สมมตฐาน (ถาม) และกรอบแนวความคดของโครงการวจย

ทฤษฎเกยวกบก�รปรบปรงสภ�พไวของเซนเซอรเอทลนในง�นวจยน แบงออกเปนสองสวน สวนทหนงไดแกก�รผสมส�รกงตวนำ�ชนดเอนทมคว�มหน�ของชนเดอบ�ยม�กๆ เชน ส�รกงตวนำ�ทเปนดบกออกไซดและทงสเตนออกไซด เปนตน โดยกลไกก�รปรบปรงสภ�พไวของเซนเซอรอนเนองม�จ�กส�รกงตวนำ�เหล�นม�จ�ก defects ทเกดข นในแลตท ซ ด งแสดงในร ปท 1 (a) ทำ�ใหคว�มหน�แน นของอเลกตรอนเพมขน เมออเลกตรอนเหล�นทำ�ปฏกรย�กบออกซเจนในอ�ก�ศจะทำ�ใหมคว�มหน�แนนของออกซเจนสปชสเพมม�กขนโดยเฉพ�ะตรงรอยตอระหว�งซงกออกไซดกบดบกหรอทงสเตนทถกผสมเข�ไป สวนกลไกทสองไดแกก�รเกดรอยตอระหว�งซงกออกไซดกบดบกออกไซดหรอทงสเตนออกไซด ท ำ�ใหมก�รสงถ�ยอเลกตรอน (charge transfer) จ�กดบกออกไซดหรอทงสเตนออกไซดไปยงซงกออกไซด ดงแสดงในรปท 1 (b) เมออเลกตรอนเหล�นทำ�ปฏกรย�

กบออกซเจนในอ�ก�ศจะทำ�ใหคว�มหน�แนนของออกซเจนสปชสมค�เพมขน หลงจ�กนนเมอก�ซเอทลนทำ�ปฏกรย�กบออกซเจนสปชสสงผลใหเกดก�รปรบปรงสภ�พไวของเซนเซอรได

O Zn O Zn O Zn

O Zn O Zn O ZnZn

O

O Zn O Zn O Zn O

O Zn O Zn O ZnZn

M

M

M M

M

M Defects in lattice

(a)

e

ee

e

e

e

e e

e

ee

ee

e

e

ee

e e

e

e

e

ee

e

ee

e e e

Electron transfer

e

e

e

e

e

e

e

e

e

e

e

e

e

e

e

e

e

e

e

ee

e

e

e

e

e

e

e

ee

e

ee

ee

ee

e

ee

ee

e

Boundary

e

ZnO

(b)

n-type metal oxide

ร ปท 1 (a) ก�รเก ด defects และ (b) charge transfer ในแลตทซของโครงสร�งผสมของซงกออกไซดและโลหะออกไซดชนดเอน

สวนกลไกก�รปรบปรงค�สภ�พไวของเซนเซอรเอทลนอนเนองม�จ�กรอยตอเฮเทอโรระหว�งส�รกงตวนำ�ชนดเอนซงไดแกซงกออกไซดกบดบกออกไซดหรอทงสเตนออกไซดและส�รกงตวนำ�ชนดพจะเกดก�รเปลยนแปลงพ�หะอยสองบรเวณ บรเวณทหนงคอบรเวณทส�รกงตวนำ�ชนดเอนทำ�ปฏกรย�กบออกซเจนในอ�ก�ศกอใหเกดเปนออกซเจนสปชสและทำ�ใหเกดศกยขว�งกนทมขน�ด qV ซงศกยขว�งกนนจะทำ�ใหเกดเขตปลอดพ�หะขนทำ�ใหคว�มต�นท�นของเซนเซอรสงขนดงแสดงในรปท 2 (a) และ (b) สวนบรเวณตรงกล�งซงเปนรอยตอระหว�งส�ร

กงตวนำ�ชนดเอนกบส�รกงตวชนดพ จะเกดปร�กฎก�รณทเรยกว�รอยตอพเอนซงรอยตอดงกล�วจะเกดปร�กฎก�รณก�รแพรจ�กบรเวณทมคว�มหน�แนนของพ�หะอเลกตรอนม�กไปยงบรเวณทมคว�มหน�แนนของพ�หะอเลกตรอนนอย (คว�มหน�แนนของโฮลม�ก) ซงตรงรอยตอระหว�งส�รกงตวนำ�ชนดเอนและชนดพจะเกดเปนเขตปลอดพ�หะ ดงแสดงในรปท 2 (a) (เขตทไมมพ�หะ) ดงนนเขตปลอดพ�หะทว�จะมศกยขว�งกนดงแสดงในรปท 2 (b) ทำ�ใหคว�มต�นท�นสงม�กเมอเทยบกบเซนเซอรทไมมรอยตอพเอน หลงจ�กนนเมอปลอยก�ซเอทลนเข�ไปในระบบจะทำ�ใหคว�มหน�แนนตรงรอยตอมค�ลดลง สงผลทำ�ใหคว�มต�นท�นลดลงม�กขน สดท�ยทำ�ใหอตร�สวนระหว�งคว�มต�นท�นทงสองมค�ม�กหรอกล�วไดว�สภ�พไวมค�สงขนเมอเทยบกบเซนเซอรทไมมรอยตอพเอน หรอกล�วไดว�ก�รใชรอยตอระหว�งพและเอนจะทำ�ใหเขตปลอดพ�หะมค�เพมขน (w) ดงนนเมอพจ�รณ�สมก�รของสภ�พไว ดงสมก�ร

เมอ t คอ ค�คงทkEth (T) คอ ค�คงทปฏกรย�ทอณหภม TΦ คอ อตร�สวนของพนทผวตอปรม�ตร (Surface to

volume ratio) V m คอ ปรม�ตรของส�รV sคอ ปรม�ตรของระบบ

คอ คว�มหน�แนนของอเลกตรอนโดเนอรCg คอ คว�มเขมขนของเอท�นอลD คอ ขน�ดเสนผ�นศนยกล�งอนภ�คของส�รทนำ�ม�ทำ�

เซนเซอรคอ คว�มหน�ของชนปลอดพ�หะของส�ร

m=w/Ld ขณะท Ld คอคว�มย�วเดอบ�ย

เลขยกกำ�ลง b คอ ตวบงชชนดของออกซเจนไอออน โดยทมค�เท�กบ 0.5 และ 1 เมอออกซเจนไอออน เปน O2- และ O- ต�มลำ�ดบ

จ�กสมก�รข�งตน ทำ�ใหทร�บว�เมอ w มค�เพมขนจะทำ�ใหเกดก�รเพมขนของสภ�พไวหลงจ�กนนเมอนำ�เซนเซอรไปกระตนดวยรงสยวพบว�จะทำ�ใหเกดคอเลกตรอน-โฮล (electron-hole pair) ซงในกระบวนก�รนคว�มหน�แนนของอเลกตรอนทแถบนำ� (conduction band) มค�ม�กขนทำ�ใหส�ม�รถทำ�ปฏกรย�กบออกซเจนในอ�ก�ศไดด สงผลใหมคว�มหน�แนนของออกซเจนสปชสเพมม�กขนและทสำ�คญทำ�ใหเกดเขตปลอดพ�หะทงในสวนซ�ยและตรงบรเวณรอยตอระหว�งส�รกงตวนำ�ชนดเอนและชนดพ นอกจ�กนก�รใชรงสยวม�กระตนยงทำ�ใหเซนเซอรส�ม�รถตอบสนองตอก�ซไดทอณหภมตำ� เนองจ�กทอณหภมตำ�โดยปกตแลวคว�มหน�แนนทแถบนำ�มค�นอยทำ�ใหเซนเซอรไมคอยมก�รตอบสนองตอก �ซ แต เม อใชร งสย ว ม �กระต นจะท ำ� ใหคว�มหน�แน นของอเลกตรอนบนแถบนำ�มค�ม�กขนแมจะทดสอบทอณหภมตำ� จงเปนเหตผลใหเซนเซอรนมก�รตอบสนองไดทอณหภมตำ�

0 x

E

0 x

E

W

W

Flat band

Flat band

qV

qV

EC

EV

EC

EV

O2-

O2-

O2-

O2-

O2-

O2-

O2-

O2-

O2-

O2-

O2-

O2-

O2-

O2-

O2-

O2

O2-

O2-

O2

O2-

O2-

O2-

O2-

O2-O2-

(b)

(d)

ZnO:metal oxide

W

O2-

O2-

O2-

O2-

O2-

O2-

O2-

W

O2-

O2-

O2-

O2-

O2-

O2-

O2-

O2-O2-

O2-

O2-

O2-

O2-

P-type metal oxide

(a)

(c)

EF EV

EC

EF

P-type metal oxide

ZnO:metal oxide

hv++++++ hole

EV

EC

EFEF

W

W

รปท 2 (a), (b) กลไกก�รเกดปฏรย�เคมทพนผวของรอยตอเฮเทอโรซงกออกไซดและโลหะออกไซดชนดพเมอไมมก�รกระตนดวยรงสยว และ (c), (d) มก�รกระตนดวยรงสยว

โดยทห�กโครงก�รดำ�เนนก�รสำ�เรจต�มวตถประสงคจะกอใหเกดประโยชนตอประเทศดงน

ผลกระทบเชงเศรษฐศ�สตร /เชงพ�ณชยทำ�ใหประเทศมเทคโนโลยก�รผลตหวตรวจจบก�ซเอทลนทม

คณภ�พรวมถงลดก�รนำ�เข�เทคโนโลยจ�กต�งประเทศ นอกจ�กนยงทำ�ใหภ�คอตส�หกรรมก�รเกษตรส�ม�รถนำ�เครองตรวจจบก�ซไปใชเพอประเมนระยะเวล�ก�รแปรรปผลตภณฑ

ผลกระทบเชงวช�ก�ร/ก�รศกษ�ไดองคคว�มรใหม เกยวกบแนวท�งในก�รเพมประสทธภ�พของ

หวตรวจจบก�ซเอทลน เพอใหตอบสนองตอก�ซไดทคว�มเขมขนตำ� และส�ม�รถนำ�ไปตพมพในว�รส�รระดบน�น�ช�ตได นอกจ�กน ยงเปนก�รสร�งบคล�กรทมคว�มรท�งด�นเทคโนโลยหวตรวจจบก�ซเอทลนและง�นวจยทไดเปนง�นวจยพนฐ�นทส�ม�รถนำ�ไปพฒน�ตอยอดตอไปไดอก

ผลกระทบเชงสงคม องคคว�มรพนฐ�นทได ส�ม�รถพฒน�ตอไปจนไดเครองวดก�ซ

เอทลนทมคณภ�พและร�ค�ถกเกษตรกรส�ม�รถนำ�ไปใชเพอประเมนระยะเวล�ในก�รเกบเกยว ก�รเกบรกษ� และก�รสงไปแปรรปในโรงง�นอตส�หกรรมตอไป สงผลใหเกษตรกรมร�ยไดเพมขนจ�กปรม�ณก�รเกบเกยวทเพมขน นอกจ�กนยงเปนก�รลดก�รนำ�เข�เทคโนโลยจ�กต�งประเทศ และเปนก�รพงพ�ตนเอง

9. ก า ร ท บ ท ว น ว ร ร ณ ก ร ร ม /ส า ร ส น เ ท ศ (information) ทเกยวของ

ก�รศกษ�ง�นวจยท�งด�นก�ซเอทลนโดยใชโครงสร�งน�โนซงกออกไซดยงมนอยม�ก นบว�เปนโอก�สดทง�นวจยท�งด�นนจะส�ม�รถตพมพในว�รส�รวช�ก�รระดบน�น�ช�ตได รวมถงยงส�ม�รถตอยอดไป

เปนอปกรณ (device) ทเปนตนแบบในก�รนำ�ไปใชง�นจรง โดยเฉพ�ะใชในจงหวดพะเย�ทประช�กรยงประกอบอ�ชพท�งด�นก�รเกษตร จ�กก�รทบทวนวรรณกรรมพบว�ก�รใชโครงสร�งน�โนซงกออกไซดทมก�รผสมส�รกงตวนำ�ชนดเอนและนำ�ไปตอบสนองตอก�ซเอทลนยงมนอยม�ก ยกตวอย�งเชน

Pimtong-Ngam (2007) และคณะ [6] สงเคร�ะหน�โนคอมโพสทของทงสเตนออกไซดกบดบกออกไซด โดยเปลยนปรม�ณของทงสเตนท 0.3-10% โดยนำ�หนก ขน�ดของทงสเตนออกไซดอยท 35 น�โนเมตร และขน�ดของดบกออกไซดอยท 100 น�โนเมตร จ�กนนนำ�ไปตอบสนองตอก�ซเอทลน ผลปร�กฎว�เซนเซอรของดบกออกไซดทผสมทงสเตนออกไซด 0.3% โดยนำ�หนก ส�ม�รถตอบสนองตอก�ซเอทลนไดทคว�มเขมขน 2-8 ppm ทอณหภม 300 องศ�เซลเซยส

Song (2009) และคณะ [7] สงเคร�ะห ZnO–SnO2 (m-Z–S) nanofibers โดยกระบวนก�ร electrospinning จ�กผลก�รสงเคร�ะหพบว�โครงสร�งทสงเคร�ะหไดมเสนผ�นศนยกล�งระหว�ง 100-150 น�โนเมตร จ�กนนนำ�ไปทดสอบก�รตอบสนองตอก�ซเอท�นอลทคว�มเขมขน 3-500 ppm พบว�ค�สภ�พไวมค�สง, เวล�ก�รตอบสนองและก�รคนตวคอนข�งเรว จ�กง�นวจยของ Song จะสงเกตไดว�โครงสร�งผสมระหว�งซงกออกไซดกบดบกออกไซดส�ม�รถตอบสนองตอก�ซเอท�นอลไดทคว�มเขมขนตำ�

Hwang (2010) และคณะ [8] สงเคร�ะห ZnO–SnO2 core–shell nanowires โดยสงเคร�ะห ZnO เป น core สวน SnO2

สงเคร�ะหเปน shell ขน�ดของซงกออกไซดอยในชวง 50-80 น�โนเมตร สวนดบกออกไซดมคว�มหน�ประม�ณ 15-20 น�โนเมตร นำ�ไปตอบสนองตอก�ซไนตรกออกไซดทคว�มเขมขน 10 ppm พบว�มค�สภ�พไวถง 33 เท� ทอณหภม 200 องศ�เซลเซยส นอกจ�กนยงนำ�ไปตอบสนองตอก�ซเอท�นอลทอณหภม 400 องศ�เซลเซยส และมค�สภ�พไวถง 280 เท� ทคว�มเขมขน 200 ppm

จ�กก�รวเคร�ะหง�นของ Song และ Hwang ซงเปนก�รเตรยมส�รผสมระหว�งส�รกงตวนำ�ชนดเอนสองชนด จ�กนนนำ�ไปตอบสนอง

ตอก�ซ ถงแมว�จะไมใชก�ซเอทลน แตผวจยค�ดหวงว�ดวยโครงสร�งพนฐ�นทเหมอนกนของส�รกงตวนำ�และสมบตของก�ซชนดต�งๆ ทถกนำ�ไปทดสอบเปนก�ซรดวสเชนเดยวกบก�ซเอทลน ดงนนเมอนำ�ไปตอบสนองตอก�ซเอทลนจะส�ม�รถเพมสภ�พไวไดเชนเดยวกบก�ซชนดอนๆ

ตอม� Geng (2012) และคณะ [9] สงเคร�ะหฟลมบ�งของไทเทเนยมไดออกไซด โดยกระบวนก�ร drop-coating จ�กนนนำ�ไปตอบสนองตอก�ซเอทลนภ�ยใตก�รสองสว�งดวยรงสยว ผลก�รทดลองพบว� เซนเซอรของไทเทเนยมไดออกไซดส�ม�รถตอบสนองตอก�ซเอทลนภ�ยในบรรย�ก�ศไนโตรเจน ในขณะทก�รใชรงสยวกระตนทำ�ใหเซนเซอรส�ม�รถตอบสนองตอก�ซเอทลนไดทอณหภมหอง

Yu (2012) และคณะ สงเคร�ะหซงกออกไซดและคอปเปอร ออกไซดแบบรอยตอเฮเทอโร และนำ�ไปตอบสนองตอก�ซเอท�นอลทอณหภมหอง ผลก�รทดลองพบว�เซนเซอรส�ม�รถตอบสนองไดและมสภ�พไวอยท 3.32 เท� ทคว�มเขมขน 200 ppm สวนเวล�ในก�รตอบสนองและเวล�ในก�รคนตวมค�เปน 62 และ 83 วน�ท ต�มลำ�ดบ

จ�กง�นวจยของ Geng และ Yu พบว�เซนเซอรท เตรยมไดส�ม�รถปรบปรงสภ�พไวและลดอณหภมในก�รตอบสนองตอก�ซได ดงนนผวจยจงเหนว�ถ�นำ�ขอดของทกๆ กระบวนก�รจ�กง�นวจยทผ�นม� โดยนำ�ไปตอบสนองตอก�ซเอทลนน�จะส�ม�รถทำ�ใหเซนเซอรตอบสนองตอก�ซเอทลนไดทคว�มเขมขนตำ�และลดอณหภมในก�รตอบสนองได ผวจยจงใชเทคนคในก�รเตรยมส�รผสมของซงกออกไซดกบส�รกงตวนำ�ชนดเอน จ�กนนนำ�ไปสร�งรอยตอแบบเฮเทอโรและสดท�ยนำ�ไปกระตนดวยรงสยว

10. เอกสารอางองของโครงการวจย1. Wongrat, E., et al., Control of depletion layer

width via amount of AuNPs for sensor response enhancement in ZnO nanostructure sensor. Sens. Actuators B, 2012. 171-172: p. 230-237.

2. Caprioli, F. and L. Quercia, Ethylene detection methods in post-harvest technology: A review. Sens. Actuators B, 2014. 203: p. 187–196.

3. Zhou, X.Y., et al., Current–voltage characteristics and ethanol gas sensing properties of ZnO thin film/Si heterojunction at room temperature. Physica E, 2010. 42: p. 2021–2025.

4. Yu, M.R., et al., Performance evaluation of ZnO–CuO hetero junction solid state room temperature ethanol sensor. Mater. Res. Bull., 2012. 47: p. 1713–1718.

5. Zeng, W., T.M. Liu, and Z.C. Wang, Sensitivity improvement of TiO2-doped SnO2 to volatile organic compounds. Physica E, 2010. 43: p. 633-638.

6. Pimtong-Ngam, Y., S. Jiemsirilers, and S. Supothina, Preparation of tungsten oxide–tin oxide nanocomposites and their ethylene sensing characteristics. Sens. Actuators A, 2007. 139: p. 7-11.

7. Song, X.F., et al., A highly sensitive ethanol sensor based on mesoporous ZnO–SnO2

nanofibers. nanotechnology, 2009. 20: p. 075501/1-075501/5.

8. Hwang, I.S., et al., Synthesis and gas sensing characteristics of highly crystalline ZnO–SnO2 core–shell nanowires. Sens. Actuators B, 2010. 148: p. 595–600.

9. Geng, Q., et al., The correlation between the ethylene response and its oxidation over TiO2 under UV irradiation. Sens. Actuators B, 2012. 174: p. 449–457.

11. ประโยชนทคาดวาจะไดรบ เชน ดานวชาการ ดานนโยบาย ดานเศรษฐกจ/พาณชย ดานสงคมและชมชน รวมถงการเผยแพรในวารสาร จดสทธบตร ฯลฯ และหนวยงานทนำาผลการวจยไปใชประโยชน

ไดผลง�นวจยสำ�หรบนำ�เสนอในทประชมวช�ก�รและตพมพเผยแพรในว�รส�รท�งวช�ก�รระดบน�น�นช�ต ซ งค�ดว�จะส�ม�รถตพมพผลง�นไดดงน

ชอเรองทค�ดว�จะตพมพ : Low ethylene concentration detection of ZnO-CuO heterojunction under UV activation ชอว�รส�รทค�ดว�จะตพมพ : Applied Surface Sciences ม impact factor 2.032

12. แผนการถายทอดเทคโนโลยหรอผลการวจยสกลมเปาหมายเมอก�รวจยสนสดและไดผลลพธเปนทน�พอใจค�ดว�จะ

ส�ม�รถทำ�ใหเกษตรกรไดมสวนรวมในก�รเรยนรเคร องวดก�ซเอทลนในผกและผลไมเพอก�รใชง�นจรง ไมว�จะเปนในด�นก�รเกบเกยว ก�รเกบรกษ� และก�รแปรรปในระดบอตส�หกรรม นอกจ�กนบรษทก�รแปรรปก�รเกษตรยงส�ม�รถนำ�เครองวดไปใชเพอประเมนระยะเวล�ในก�รเกบรกษ�ผลตภณฑก�รเกษตรกอนก�รแปรรป

13. ว ธ ก า ร ด ำา เ น น ก า ร ว จ ย แ ล ะ ส ถ า น ท ท ำา ก า รทดลอง/เกบขอมล1. สงเคร�ะหโครงสร�งผสมของซงกออกไซดและส�รกง

ต วน ำ�ชน ดเอ น เชน ท งสเตนออกไซด หรอด บ กออกไซดบนแผนรองรบอะลมน�หรอซลกอน โดยกระบวนก�รปลกแบบไอเคม (chemical vapor deposition)

2. เคลอบส�รกงตวนำ�ชนดพ เชน คอปเปอรออกไซด, โมลบดนมออกไซด และนกเกลออกไซด โดยกระบวนก�รสป�รกหรอกระบวนก�รเคลอบแบบสปน

3. วเคร�ะหสมบตท�งก�ยภ�พและองคประกอบท�งเคมด วยกลองจลทรรศนอ เล กตรอนแบบสองกร�ด (SEM), กลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองผ�น (TEM), เทคนกสเปกโทรสโกปพลงง�นกระจ�ย (EDS)

4. วเคร�ะหโครงสร�งผล กด วยกระบวนก�รเอ กซ เรยดฟแฟรกชน5. วเคร�ะห defects ดวยกระบวนก�รโฟโตลมเนส

เซนสและร�ม�นสเปกโตรสโคป6. นำ�ส�รตวอย�งทเตรยมไดไปตดขวอเลกโทรด7. ทดสอบก�รตอบสนองตอก�ซเอทลนทอณหภมและคว�มเขมขนต�งๆ 8. เคลอบทองคำ�ดวยกระบวนก�รสปตเตอรไปทส�ร

ตวอย�งเพอปรบปรงค�สภ�พไว9. ทดสอบก�รตอบสนองตอก�ซเอทลนทอณหภมและคว�มเขมขนต�งๆ10. สดท �ยทดสอบก�รตอบสนองต อก �ซเอท ล นท

อณหภมและคว�มเขมขนต�งๆ โดยมก�รกระตนดวยรงสยว

14. ระยะเวลาทำาการวจย และแผนการดำาเนนงานตลอดโครงการวจย (ใหระบขนตอนอยางละเอยด)ระยะเวลาทำาการวจย 1 ป

ร�ยก�ร/กจกรรมเดอนท

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11

12

1. คนคว� รวบรวม ตำ�ร� เอกส�รและบทคว�มท�งวช�ก�รทเกยวของ

× × ×

2. สงเคร�ะหโครงสร�งผสมของซงกออกไซดและส�รกงตวนำ�ชนดเอน

× × ×

ร�ยก�ร/กจกรรมเดอนท

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11

12

3. เคลอบส�รกงตวนำ�ชนดพ เชน คอปเปอรออกไซด, โมลบดนมออกไซด และนกเกลออกไซด โดยกระบวนก�รสป�รกหรอกระบวนก�รเคลอบแบบสปน

× × × ×

4. วเคร�ะหลกษณะท�งก�ยภ�พดวยกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสงกร�ด, วเคร�ะหก�รโตของผลกดวยกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองผ�นและวเคร�ะหองคประกอบท�งเคมดวยสเปกโตรสโคปพลงง�นกระจ�ย

× ×

5. วเคร�ะหโครงสร�งผลกดวยเทคนคเอกซเรยดฟแฟรกชน

×

6. ว เ ค ร � ะ ห ddddddd ด วยกระบวนก�รโฟโตลม เนสเซนสและร�ม�นสเปกโตรสโคป

×

7. ทดสอบก�รตรวจจบก�ซเอทลนทอณหภมและคว�มเขมขนต�งๆ

× × ×

8. ศกษ�กลไกก�รปรบปรงค�สภ�พไวอนเนองม�จ�กก�รเตมโลหะลงไปบนโครงสร�งน�โนซงกออกไซด

× × ×

9. ทดสอบก�รตรวจจบก�ซเอทลนทอณหภมและคว�มเขมขนต�งๆ ภ�ยใตก�รสองสว�งดวยรงสยว

× × ×

10. สรปผลพรอมทงเขยน paper × × ×

15. ปจจยทเออตอการวจย (อปกรณการวจย โครงสรางพนฐาน ฯลฯ) ระบเฉพาะปจจยทตองการเพมเตมอปกรณทมอยแลวภ�ยในมห�วทย�ลยพะเย�1. ระบบก�รสงเคร�ะหส�รตวอย�งโดยกระบวนก�รไอ

ท�งเคม (chemical vapor deposition, CVD)2. ระบบก�รเคลอบส�รตวอย�งดวยสปน (spin coating)3. ระบบก�รวดเซนเซอรเอทลน4. ระบบกลองยวเพอวดเซนเซอรเอทลน

อปกรณทตองใชซงมอยในมห�วทย�ลยเชยงใหม1. Field-Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM)2. Transmission Electron Microscope (TEM)3. X-ray Diffraction Spectroscope (XRD)4. เครอง evaporation5. เครอง sputtering6. เครองสป�รก (spark)7. เครอง photoluminescence8. เครอง Raman spectroscopy

16. งบประมาณของโครงการวจย16.1 ร�ยละเอยดงบประม�ณก�รวจย จำ�แนกต�มงบ

ประเภทต�ง ๆ [ปงบประม�ณทเสนอขอ (ผนวก 6)]

รายการ จำานวนเงน

1. งบบคลากร -2. งบดำาเนนงาน

2.1 คาตอบแทน ใชสอยและวสด2.1.1 ค�ตอบแทน 1) ค�ตอบแทนผวจย (10%)

2) ค�จ�งผชวยนกวจย

2.1.2 ค�ใชสอย เชน1) ค�จ�งเหม�วเคร�ะหและทดสอบตวอย�ง2) ค�จ�งเหม�3) ค�เบยเลยง ค�เช�ทพก ค�พ�หนะ

4) ค�ซอมแซมย�นพ�หนะและขนสง 5) ค�ซอมแซมครภณฑ 6) ค�จ�งเหม�บรก�ร พมพร�ยง�น ถ�ยเอกส�ร เข�เลม 7) ค�ใชจ�ยในก�รไปสมมน�และเสนอผลง�น

2.1.3 ค�วสด เชน1) ค�ส�รเคม2) วสดสำ�นกง�น

3) วสดเชอเพลงและหลอลน 4) วสดหนงสอ ว�รส�รและตำ�ร� 5) วสดคอมพวเตอร 6) วสดอนๆ

2.2 คาสาธารณปโภค เชน ค�ไฟฟ� ค�นำ�ประป� ค�โทรศพท ค�ไปรษณย

3. งบลงทน ค�ครภณฑ ฯลฯ

-

27,00036,000

30,00030,00030,000--7000

60,0002,0004,0004,000-40,000

-

-

รวมงบประมาณทเสนอขอ 270,000

16.2 ร�ยละเอยดงบประม�ณก�รวจย จำ�แนกต�มงบประเภทต�ง ๆ ทเสนอขอในแตละป [กรณเปนโครงก�รวจยทมระยะเวล�ดำ�เนนก�รวจยม�กกว� 1 ป (ผนวก 9)]

ร�ยก�ร

จำ�นวนเงนปท 2พ.ศ

2559

ปท 3พ.ศ

2560

ปท 4พ

.ศ……….

1. งบบคลากร -2. งบดำาเนนงาน

2.1 คาตอบแทน ใชสอยและวสด2.1.1 ค�ตอบแทน 1) ค�ตอบแทนผวจย (10%)

2) ค�จ�งผชวยนกวจย

2.1.2 ค�ใชสอย เชน1) ค�จ�งเหม�วเคร�ะหและทดสอบ

ตวอย�ง2) ค�จ�งเหม�3) ค�เบยเลยง ค�เช�ทพก ค�

พ�หนะ 4) ค�ซอมแซมย�นพ�หนะและ

ขนสง 5) ค�ซอมแซมครภณฑ6) ค�จ�งเหม�บรก�ร พมพ

ร�ยง�นถ�ยเอกส�รเข�เลม

7) ค�ใชจ�ยในก�รไปสมมน�และเสนอผลง�น

2.1.3 ค�วสด เชน1) ค�ส�รเคม2) วสดสำ�นกง�น

3) วสดเชอเพลงและหลอลน 4) วสดหนงสอ ว�รส�รและตำ�ร� 5) วสดคอมพวเตอร 6) วสดอนๆ

30,00040,000

30,00030,00030,0002,0001,0007,000

30,000

80,0004,0005,0004,0003,0003,000

1,000

-

30,00040,000

30,00030,00030,0002,0001,0007,000

30,000

80,0004,0005,0004,0003,0003,000

1,000

-

2.2 คาสาธารณปโภค เชน ค�ไฟฟ� ค�นำ�ประป� ค�โทรศพท ค�ไปรษณย3. งบลงทน ค�ครภณฑ ฯลฯ

รวมงบประม�ณทเสนอขอ 300,000

300,000

16.3 งบประม�ณก�รวจยทไดรบจดสรรในแตละปทผ�นม� (กรณเปนโครงก�รวจยตอเนองทไดรบอนมตใหทำ�ก�รวจยแลว)งบประม�ณก�รวจยทไดรบจดสรรในป พ.ศ. 2557 คอ 250,000 บ�ท

17. ผลสำาเรจและความคมคาของการวจยทคาดวาจะไดรบ

ผลส ำาเรจเป นแบบกงกลาง (I, Intermediate results)ห�กดำ�เนนโครงก�รสำ�เรจ ผลทค�ดว�จะไดรบแบงออกเปน1. ไดทร�บเงอนไขทเหม�ะสมในก�รเตรยมส�รตวอย�ง

สำ�หรบก�รทดสอบก�ซเอทลนและส�รตวอย�งดงกล�วส�ม�รถตอบสนองไดทคว�มเขมขนตำ�

2. ไดทร�บถงทฤษฎเชงลกเกยวกบกลไกในก�รตอบสนองตอก�ซเอทลนทคว�มเขมขนตำ�

3. ไดหวตรวจจบก�ซเอทลนทมค�สภ�พไวสง, มคว�มจำ�เพ�ะเจ�ะจง และมเสถยรภ�พ

4. ไดเครองตรวจจบก�ซเอทลนตนแบบทส�ม�รถถ�ยทอดใหกบเกษตรกรในจงหวดพะเย�ได

18. โครงการวจยตอเนองปท 2 ขนไป18.1 คำ�รบรองจ�กหวหน�โครงก�รวจยว�โครงก�รวจยไดรบก�รจดสรรงบประม�ณจรงในปงบประม�ณทผ�นม�

ต�มบนทกขอคว�มเลขท ศธ 0590.21(3)/071 มห�วทย�ลยพะเย� ไดอนมตทนอดหนนก�รวจย ประจำ�ปงบประม�ณ พ.ศ. 2557 ใหกบ ดร.นยม โฮงสทธ สงกดส�ข�วช�ฟสกส คณะวทย�ศ�สตร ผอำ�นวยก�รแผนง�นวจย สญญ�เลขท R020057216007 โครงก�ร ก�รสร�งและพฒน�หวตรวจจบก�ซเอทลนเพอวเคร�ะหคณภ�พผลไมเศรษฐกจในจงหวดพะเย� งบประม�ณ 750,000 บ�ท มระยะเวล� ตงแตวนท 1 มกร�คม 2557 ถงวนท 31 ธนว�คม 2557

งบประม�ณดงกล�วไดถกจดแบงใหกบโครงก�รวจยภ�ยใตแผนง�นวจย จำ�นวน 3 โครงก�ร โครงก�รละ 250,000 บ�ท โดยจดสรรงบประม�ณในแตละโครงก�รในงวดท 1 โครงก�รละ 125,000 บ�ท

ขอรบรองว�แผนง�นวจยนไดรบก�รจดสรรงบประม�ณจรง ในปงบประม�ณ 2557 จรง

(ล ง ช อ ) ...............................................

( ดร.นยม โฮงสทธ) ผอำ�นวยก�ร

แผนง�นวจย ว น ท 3 เ ด อ น

พฤศจก�ยน พ.ศ. 2558

18.2 ระบว � โครงก�รวจยน อย ร ะหว �งเสนอของบประม�ณจ�กแหลงเงนทนอน หรอเปนก�รวจยตอยอดจ�กโครงก�รวจยอน (ถ�ม)

-

18.3 ร�ยง�นคว�มก�วหน�ของโครงก�รวจย (แบบ ต-1 ช/ด)

1. รายละเอยดเกยวกบโครงการวจย ชอเรอง (ภ�ษ�ไทย) ก�รพฒน�หวตรวจจบก�ซเอทลนของเซนเซอร

ทมฐ�นเปนโครงสร�งน�โนซงกออกไซดทมก�รเตมโลหะ

(ภ�ษ�องกฤษ) Development of ethylene gas sensors based on ZnO nanostrucuture materials with metal adding

ชอผวจย (น�ย น�งส�ว น�ง ยศ) น�ย เอกสทธ วงศร�ษฎร หนวยง�นทสงกด ส�ข�ฟสกส คณะวทย�ศ�สตร มห�วทย�ลยพะเย�

เลขท 19 หม 2 ต.แมก� อ.เมอง จ.พะเย�หม�ยเลขโทรศพท 054-466666 ตอ 1700-2 โทรส�ร 054-

466664, e-mail: ekasiddhwongrat@gmail.com

ไดรบอนมตงบประม�ณ ประจำ�ปงบประม�ณ พ.ศ. 2557 งบประม�ณทไดรบ 250,000 บ�ท ระยะเวล�ทำ�ก�รวจย 1 ปเรมทำ�ก�รวจยเมอ (เดอน ป) มกร�คม พ.ศ . 2557 ถง (เดอน ป)

ธนว�คม 2557 2.รายละเอยดเกยวกบผลงานความกาวหนาของการวจย

2.1 วตถประสงคของแผนง�นวจย/โครงก�รวจย (โดยสรป) เพอสร�งและพฒน�หวตรวจจบก�ซเอทลนในผลไมจ�กโครงสร�งน�โนซงกออกไซดทมก�รเตมโลหะ

2.2 แสดงต�ร�งเปรยบเทยบผลก�รดำ�เนนง�นต�มแผนก�รดำ�เนนง�นวจยทไดเสนอไวกบง�นวจยทไดดำ�เนนก�รจรง ในรปของแผนก�รดำ�เนนง�นตลอดแผนง�นวจย/โครงก�รวจย ว�มกจกรรม/ขนตอน ปฏบตต�มลำ�ดบอย�งไร

ร�ยก�ร/กจกรรมเดอนท

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11

12

งานวจยทไดเสนอไว1. คนคว� รวบรวม ตำ�ร� เอกส�รและบทคว�มท�งวช�ก�รทเกยวของ

× × ×

2. เตรยมโครงสร�งน�โนซงกออกไซดโดย วธ thermal oxidation

× ×

3. นำ�โครงสร�งน�โนซงกออกไซดท สงเคร�ะหไดไปเตมดวยโลหะต�งๆ เชน ทอง, พลล�เดยม หรอแพลททนม

× × ×

4. วเคร�ะหลกษณะท�งก�ยภ�พดวย กลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสงกร�ด, วเคร�ะหก�รโตของผลกดวยกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองผ�น

× ×

5. ทดสอบก�รตรวจจบก�ซเอทลนท อณหภมและคว�มเขมขนต�งๆ

× × × ×

6. ศกษ�กลไกก�รปรบปรงค�สภ�พไว อนเนองม�จ�กก�รเตมโลหะลงไปบนโครงสร�งน�โนซงกออกไซด

× ×

7. สรปผลพรอมทงเขยน paper × × ×

ร�ยก�ร/กจกรรมเดอนท

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11

12

งานวจยทไดดำาเนนการจรง1. คนคว� รวบรวม ตำ�ร� เอกส�รและบทคว�มท�งวช�ก�รทเกยวของ

× × ×

2. เตรยมโครงสร�งน�โนซงกออกไซดโดย วธ thermal oxidation

× ×

3. นำ�โครงสร�งน�โนซงก × × ×

ออกไซดท สงเคร�ะหไดไปเตมดวยโลหะต�งๆ เชน ทอง, ไนโอเบยมและแพลททนม4. วเคร�ะหลกษณะท�งก�ยภ�พดวย กลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสงกร�ด

× ×

2.3 แสดงร�ยละเอยดของผลก�รดำ�เนนง�น พรอมสรปและวเคร�ะหผลทไดดำ�เนนก�รไปแลว [ทงน ใหแนบบทคว�ม ผลง�นคว�มก�วหน�ท�งวช�ก�รของแผนง�นวจย/โครงก�รวจย ระหว�งททำ�ก�รวจยทเคยพมพในว�รส�รท�งวช�ก�รแลวหรอบทคว�มทจะนำ�ไปเผยแพรท�งสอมวลชนได (ถ�ม)] ท�งผวจยไดดำ�เนนก�รวจยต�มขนตอนดงตอไปน1. ไดทำ�ก�ร evaporate ผงสงกะสทคว�มดน 10-5 torr ลง

บนแผนรองรบอะลมน� และนำ�ไปเผ�ทอณหภม 500 องศ�เซลเซยส ภ�ยใตอตร�ก�รไหลของบรรย�ก�ศปกตท 30 ลตรตอน�ท เมอสงเกตดวยต�เปล�พบว�ผงสงกะสมก�รเปลยนแปลงจ�กสเท�เป นสข�ว แสดงใหเหนว �มก�รเปลยนแปลงจ�กสงกะสกล�ยเปนซงกออกไซด ดงแสดงในรปท 1

รปท 1 สงกะสทอยบนแผนอะลมน�มลกษณะเปนสเท�มก�รเปลยนแปลงเปนซงกออกไซดซงมสข�ว

2 . นำ�ซงกออกไซดทสงเคร�ะหไดไปสองดวยกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกร�ด พบว�ซงกออกไซดทสงเคร�ะหไดมลกษณะเปนเสนลวดทมเสนผ�นศนยกล�งอยในชวง 40-300 น�โนเมตร และมคว�มย�วหล�ยไมครอน ดงแสดงในรปท 2 (a) และ (b)

3 . หลงจ�กนนนำ�โครงสร�งน�โนซงกออกไซดทสงเคร�ะหไดไปเคลอบดวยทองคำ� , แพลททนมและไนโอเบยม โดยกระบวนก�รสปตเตอรงทกำ�ลง 100 วตต เปนเวล� 15 วน�ท

4 . นำ�ไปอบทอณหภม 400 องศ�เซลเซยส เปนเวล� 2 ชวโมง 5 . นำ�ไปสองดวยกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกร�ด พบ

ว�ทองคำ�เก�ะอยบนโครงสร�งน�โนซงกออกไซด ซงเกดขนเนองจ�กกระบวนก�รอบดวยคว�มรอนทำ�ใหทองคำ�มก�รหดตวและกล�ยเปนอนภ�คน�โนทองคำ�ดงแสดงในรปท 2 (c) และ (d) สวนซงกออกไซดทถกเคลอบดวยไนโอเบยมและแพลททนมจะไมต�งจ�กซงกออกไซด เนองจ�กทงแพลททนมและไนโอเบยมไมไดหดตวเหมอนกบทองคำ� แตจะเก�ะเปนลกษณะของฟลมบ�งบนโครงสร�งน�โนซงกออกไซด ดงแสดงในรปท 2 (e), (f), (g) และ (h) ต�มลำ�ดบ

รปท 2 (a), (b) แสดงโครงสร�งน�โนซงกออกไซดทสงเคร�ะหได , สวน (c), (d) แสดงโครงสร�งน�โนซงกออกไซดทถกเคลอบดวยทองคำ� , (e), (f) ถกเคลอบดวยไนโอเบยม และ (g), (h) ถกเคลอบดวยแพลททนม ต�มลำ�ดบ

2.4 ระบร�ยละเอยดทไดแกไขปรบปรงต�มขอเสนอแนะของผประเมน (ถ�ม)

- ไมม

2.5 งบประม�ณทไดใชจ�ยไปแลวนบตงแตเร มทำ�ก�รวจยเปนเงนทงสน 125,000 บ�ท

2.6 ง�นต�มแผนง�นวจย/โครงก�รวจยทจะทำ�ตอไป (1) ทดสอบก�รตรวจจบก�ซเอทลนของโครงสร�งน�โนซงก

ออกไซด(2) ทดสอบก�รตรวจจบก�ซเอทลนของโครงสร�งน�โนซงก

ออกไซดทถกเคลอบดวยทองคำ� , ไนโอเบยมและแพลททนม ต�มลำ�ดบ

(3) ศกษ�กลไกก�รตรวจจบก�ซเอทลนของโครงสร�งน�โนซงกออกไซดและกลไกก�รปรบปรงค�สภ�พไวของโครงสร�งน�โนซงกออกไซดทถกเคลอบดวยทองคำ� , แพลททนม และไนโอเบยม ต�มลำ�ดบ

2.7 คำ�ชแจงเกยวกบปญห�/อปสรรค และวธก�รแกไข (ถ�ม) - ไมม

19. คำาชแจงอน ๆ (ถาม)-

20. ลงลายมอชอ หวหนาโครงการวจย พรอมวน เดอน ป

ล ง ช อ ………………………………………. (ดร.เอกสทธ วงศร�ษฎร) หวหน�โครงก�รวจย วนท 3 พฤศจก�ยน 2558

สวน ค : ประวตคณะผวจย

หวหนาโครงการวจย1.ชอ - น�มสกล (ภ�ษ�ไทย) น�ย น�งส�ว น�ง ยศ

น�ยเอกสทธ วงศร�ษฎร ชอ - น�มสกล (ภ�ษ�องกฤษ) Mr., Miss, Mrs., Rank

Mr.Ekasiddh Wongrat 2. เลขหม�ยบตรประจำ�ตวประช�ชน

3 5603 00178 76 03.ตำ�แหนงปจจบน

พน กง�นส�ยวช�ก�ร ต ำ�แหน งอ�จ�รย สงก ด คณะวทย�ศ�สตร มห�วทย�ลยพะเย�เงนเดอน 31,600 บ�ทเวล�ทใชทำ�วจย 20 ชวโมงตอสปด�ห

4.หนวยง�นและสถ�นทอยทตดตอไดสะดวก พรอมหม�ยเลขโทรศพท โทรส�ร และไปรษณยอเลกทรอนกส (e-mail)ส�ข�วช�ฟสกส คณะวทย�ศ�สตร มห�วทย�ลยพะเย�19 หม 2 ตำ�บล แมก� อำ�เภอ เมอง จงหวด พะเย� 56000หม�ยเลขโทรศพท 054 466666 ตอ 1700 โทรศพทมอถอ 098-749-4939E-mail: ekasiddhwongrat@gmail.com

5.ประวตก�รศกษ�

ปทสำ�เรจก�ร

ศกษ�

ระดบปรญญ�

อกษรยอปรญญ�(วช�เอก)

สถ�บนก�รศกษ�

ชอ ประเทศ

2546 ปรญญ� วทบ. มห�วทย�ลย ไทย

ตร (ฟสกส) เชยงใหม

2549 ปรญญ�โท

วทม. (ฟสกสประยกต)

มห�วทย�ลยเชยงใหม

ไทย

2555 ปรญญ�เอก

วทด. (ฟสกส)

มห�วทย�ลยเชยงใหม

ไทย

6.ส�ข�วช�ก�รทมคว�มชำ�น�ญพเศษ (แตกต�งจ�กวฒก�รศกษ�) ระบส�ข�วช�ก�รNanoscience and Nanotechnology

7.ประสบก�รณทเกยวของกบก�รบรห�รง�นวจยทงภ�ยในและภ�ยนอกประเทศ โดยระบสถ�นภ�พในก�รทำ�ก�รวจยว�เปนผอำ�นวยก�รแผนง�นวจย หวหน�โครงก�รวจย หรอผรวมวจยในแตละผลง�นวจย

7.1 ผอำ�นวยก�รแผนง�นวจย : ชอแผนง�นวจย

-7.2 หวหน�โครงก�รวจย : ชอโครงก�รวจย

-7.3 ง�นวจยททำ�เสรจแลว : ชอผลง�นวจย ปทพมพ ก�ร

เผยแพร และแหลงทน (อ�จม�กกว� 1 เรอง) ประเภทงานวจย

1. ช อเร อง Ethanol Sensing Characteristics of ZnO Nanostructures Impregnated by Gold Colloid

ตพมพในว�รส�ร Advance Material research ป 2008 ฉบบท 55-57 หน� 293-296

แหลงทน - สถ�นภ�พ ผทำ�วจยหลก2. ช อ เ ร อ ง Comparative Study of Ethanol

Sensor Based on Gold Nanoparticles: ZnO Nanostructure and Gold: ZnO Nanostructure

ตพมพในว�รส�ร Applied Surface Science ป 2009 ฉบบท 256 หน� 968-971

แหลงทน - สถ�นภ�พ ผทำ�วจยหลก3. ชอเร อง Sensitivity Improvement of Ethanol

Sensor Based on ZnO Nanostructure by Metal Impregnation

ตพมพในว�รส�ร Sensor Letters ป 2011 ฉบบท 9 หน� 936-939

แหลงทน - สถ�นภ�พ ผทำ�วจยหลก4. ช อ เ ร อ ง Growth Kinetic and

Characterization of MgxZn1−xO Nanoneedles Synthesized by Thermal Oxidation

ต พ ม พ ใ น ว � ร ส � ร Nanoscience and Nanotechnology ป 2011 ฉบบท 11 หน� 8498-8503

แหลงทน - สถ�นภ�พ ผทำ�วจยหลก5. ชอเร อง Control of depletion layer width via

amount of AuNPs for sensor response enhancement in ZnO nanostructure sensor

ต พ ม พ ใ น ว � ร ส � ร Sensors and Actuators, B: Chemical ป 2012 ฉบบท 171-172 หน� 230-237

แหลงทน - สถ�นภ�พ ผทำ�วจยหลก6. ช อ เ ร อ ง Growth Kinetic and

Characterization of RF-Sputtered ZnO:Al Nanostructures

ต พมพในว�รส�ร Journal of American Ceramic Society ป 2008 ฉบบท 91 หน� 174-177

แหลงทน - สถ�นภ�พ ผรวมวจย7. ช อ เ ร อ ง Zinc oxide nanostructures for

applications as ethanol sensors and dye-sensitized solar cells

ตพมพในว�รส�ร Applied Surface Science ป 2009 ฉบบท 256 หน� 998-1002

แหลงทน - สถ�นภ�พ ผรวมวจย8. ชอเรอง Sensitivity formula for sensor based

on ZnO nanostructuresต พ ม พ ใ น ว � ร ส � ร Sensors and Actuators B:

Chemical ป 2010 ฉบบท 144 หน� 67-72 แหลงทน - สถ�นภ�พ ผรวมวจย9. ชอเร อง Effect of Solution on Growth of Zinc

Oxide Tetrapod by Thermal Oxidation Techniqueตพมพในว�รส�ร Chiang Mai Journal of Science ป 2011 ฉบบท 38 หน� 187-192แหลงทน - สถ�นภ�พ ผรวมวจย10. ชอเร อง Ethanol sensing characteristics of

sensors based on ZnO:Al nanostructures prepared by thermal oxidation

ตพมพในว�รส�ร Proceedings of IEEE Sensors ป 2012 ฉบบท 6411238แหลงทน - สถ�นภ�พ ผรวมวจย

ประเภท บทความ1. ชอเร อง Metal oxide Nanowires by Thermal

Oxidation reaction technique ตพมพในหนงสอ Nanowires เมอวน/เดอน/ป March

2010 ISBN 978-953-7619-79-4แหลงทน - สถ�นภ�พ ผรวมวจย2. ช อ เ ร อ ง Metal-oxide Nanowires for Gas

Sensors ต พ มพ ในห น ง ส อ Nanowires-recent advances

เม อวน /เด อน /ป December 2012 ISBN 978-953-51-0898-6

แหลงทน - สถ�นภ�พ ผรวมวจย

7.4 ง�นวจยทกำ�ลงทำ� : ชอขอเสนอก�รวจย แหลงทน และสถ�นภ�พในก�รทำ�วจยว�ไดทำ�ก�รวจยลลวงแลวประม�ณรอยละเท�ใด-

หมายเหต : 1. กรณทหนวยง�นมไดทำ�ก�รวจยเองแตใชวธจดจ�ง โปรดใช แบบ ว–1 ด โดยระบร�ยละเอยดต�มแบบฟอรมทกำ�หนดไวใหม�กท สด พรอมทงแนบแบบขอก ำ�หนด (terms of reference - TOR) ก�รจดจ�งทำ�ก�รวจยดวย2. กรณเปนโครงก�รวจยตอเนองทไดรบก�รจดสรรงบประม�ณ

ในปงบประม�ณทผ�นม� และนกวจยมคว�มประสงคจะเสนอของบประม�ณก�รวจยในปงบประม�ณตอไป ตองจดทำ�โครงก�รวจยประกอบก�รเสนอของบประม�ณดวย3. ระบขอมลโดยละเอยดในแตละหวขออย�งถกตองและครบถวน

สมบรณ เพอประโยชนในก�รประเมนผล4. กรณโครงก�รวจยทมก�รใชสตว ใหปฏบตต�มจรรย�บรรณก�ร

ใชสตวเพอง�นท�งวทย�ศ�สตร สภ�วจยแหงช�ต (ผนวก 11 ) และจดทำ�เอกส�รแนบต�มแบบฟอรมใบรบรองในผนวก 12 จำ�นวน 2

5.กรณโครงก�รวจยทมก�รทำ�วจยในคนใหปฏบตต�มจรยธรรมก�รวจยในคน (ผนวก 13) และจดทำ�เอกส�รแนบต�มแบบฟอรมใบรบรองก�รอนมตใหดำ�เนนก�รวจยหรอ Certiftcate of Approval ทออกโดยคณะกรรมก�รจรยธรรมก�รวจยของสถ�บน (ผนวก 14) จำ�นวน 2 ชด

6.กรณโครงก�รวจยทมก�รดำ�เนนก�รวจยด�นคว�มปลอดภยท�งชวภ�พใหปฏบตต�มแนวท�งปฏบตเพอคว�มปลอดภยท�งชวภ�พสำ�หรบก�รดำ�เนนง�นด�นเทคโนโลยชวภ�พสมยใหมหรอพนธวศวกรรม (ผนวก 15) และจดทำ�เอกส�รแนบต�มแบบฟอรมใบรบรองก�รอนมตใหดำ�เนนก�รวจยด�นคว�มปลอดภยท�งชวภ�พ ทออกโดยคณะกรรมก�รด�นคว�มปลอดภยท�งชวภ�พของสถ�บน (ผนวก 16) จำ�นวน 2 ชด

__________________________________