ผ้าทำความสะอาดตัวเองกับไททาเนียมไดออกไซด์


ผ้าทำความสะอาดตัวเองกับไททาเนียมไดออกไซด์

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมานี้ เมื่อเอ่ยถึงนาโนเทคโนโลยี คงมีหลายท่านที่นึกถึงผ้าที่สามารถทำความสะอาดตัวเองได้ ผ้าที่ฆ่าเชื้อโรคได้โดยไม่ต้องซัก ซึ่งได้ออกวางจำหน่ายให้ได้สวมใส่กันบ้างแล้ว เรามาทำความรู้กับเสื้อผ้าเราเหล่ากันอีกนิดนะคะ ว่าเพราะอะไรจึงเป็นผ้าที่ทำความสะอาดตัวเองได้ มีอะไรพิเศษในผ้านี้บ้าง

ผ้าที่ทำความสะอาดตัวเองได้ คือ ผ้าที่มีสารฆ่าเชื้อแบคทีเรียอยู่บนเนื้อผ้า สารเหล่านี้จะทำงานได้เมื่อถูกกระตุ้นด้วยแสง เช่น อนุภาคนาโนเงิน, ไททาเนียมไดออกไซด์,ซิงค์ออกไซด์ ผลการวิจัยส่วนมากยืนยันว่าไททาเนียมไดออกไซด์ เป็นโฟโตแคตาลิสต์ที่มีประสิทธิภาพดี เพราะมีสมบัติที่ไม่ถูกแสงทำลาย ไม่เป็นสารพิษและไม่ละลาย ทำให้สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้

ไททาเนียมไดออกไซด์ หรือ ไททาเนีย (titania) สูตรโมเลกุล คือ TiO2 เป็นสารกึ่งตัวนำในรูปผลึกของ anatase และเป็นสารโฟโตคะตะลิตส์ (photocatalyst) หรือกล่าวง่ายๆว่าเป็นสารที่สามารถถูกเร่งปฏิกิริยาได้ด้วยแสงอัลตราไวโอเลต ซึ่งได้มีการศึกษาเป็นเวลานานถึงความสามารถในการกำจัดทั้งสารอินทรีย์และอนินทรีย์ในน้ำ อากาศและสิ่งมีชีวิต

ตัวอย่างผงไททาเนียมไดออกไซด์

หลักการพื้นฐานของเทคนิคโฟโตคะตะไลซิส เริ่มจากการที่แสงอัลตราไวโอเลตใกล้ที่ความยาวคลื่นต่ำกว่า 390 นาโนเมตร ไปกระตุ้นอิเล็กตรอนที่แถบเวเลนซ์ (Valence- band) ของอนุภาคไทเทเนียมไดออกไซด์ซึ่งเป็นสารประกอบกึ่งตัวนำ จึงสามารถทำปฏิกิริยากับโมเลกุลน้ำที่ผิวและเหนี่ยวนำให้เกิดเป็นสารอนุมูลอิสระที่มีพลังออกซิไดซ์สูงมาก เช่น ไฮดรอกซิลไอออน (OH-, hydroxyl ions) และซูเปอร์ออกไซด์ไอออน (O2-, superoxide ions) ซึ่งอนุมูลอิสระเหล่านี้มีประสิทธิภาพในการกำจัดสารอินทรีย์ต่างๆโดยทำให้เกิดการแตกสลายตัวเป็นน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ในที่สุด

หลักการของโฟโตคะตะลิตส์

ด้วยสมบัติตามที่ได้กล่าวมาข้างต้น จึงได้มีการนำไททาเนียมไดออกไซด์ไปใช้งานหลากหลายรูปแบบ เช่น เพื่อการบำบัดน้ำเสีย เพื่อเพิ่มคุณสมบัติฆ่าเชื้อโรคให้กับสิ่งทอ เป็นต้น
การเพิ่มสมบัติการฆ่าเชื้อโรคให้กับสิ่งทอได้ริเริ่มขึ้น เมื่อ Dr. Walid A. Daoud และ Dr. John Xin นักวิทยาศาสตร์จาก The Hong Kong Polytechnic University ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากรัฐบาลประเทศฮ่องกงในปี 2003 ได้ทำการพัฒนานาโนเทคโนโลยีสำหรับการผลิตวัสดุที่สามารถทำความสะอาดหรือกำจัดสิ่งสกปรกได้ด้วยตัวเอง ซึ่งสารเคมีที่ได้มีการศึกษาแล้วว่า มีสมบัติในการกำจัดสิ่งสกปรกได้ก็คือ ไททาเนียมไดออกไซด์ โดยเริ่มจากการจุ่มผ้าลงในสารละลายที่มีไททาเนียมไดออกไซด์ จากนั้นจึงนำไปผ่านเครื่องอัดรีดเพื่อรีดเอาสารละลายส่วนเกินออก และนำไปทำให้แห้ง จากนั้นจึงนำไปผ่านกระบวนการไฮโดรเทอร์มัล (hydrothermal) และต้มผ้าในน้ำเป็นเวลา 2 ชั่วโมง ผ้าที่ได้จากกระบวนการนี้จะมีสารเคมีที่ประกอบด้วยไททาเนียมไดออกไซด์เคลือบอยู่บนเส้นใยด้วยความหนาประมาณ 50 นาโนเมตร ซึ่งสามารถเกาะติดได้ดีบนเส้นใยฝ้าย รวมถึงเส้นใยสังเคราะห์อื่นๆ และวัสดุอื่นๆ เช่น พลาสติก และไม้ เป็นต้น ชั้นของสารเคลือบนี้จะมีสมบัติในการย่อยสลายสารอินทรีย์ กลิ่น แบคทีเรีย และสารพิษ เช่น ฟอร์แมลดีไฮด์
จะเห็นได้ชัดเจนว่าไททาเนียมไดออกไซด์เป็นสารกึ่งตัวนำที่มีคุณสมบัติพิเศษในการฆ่าเชื้อโรค อีกทั้งไม่เป็นสารพิษ จึงได้ถูกทำการวิจัยอย่างกว้างขวางและจัดอยู่ในสารลำดับต้นๆที่นำมาประยุกต์ใช้ในการกำจัดเชื้อแบคทีเรีย
บทความโดย ดร.วีรยา ภัคเวช

Update : 29-12-2006


Add a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *