การสังเคราะห์วัสดุคอมโพสิตระหว่างเหล็กออกไซด์นาโนและแกรฟีนเพื่อใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาช่วยการเผาไหม้ในเชื้อเพลิงจรวดเชื้อเพลิงแข็ง
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
จรวดเชื้อเพลิงแข็งเป็นอาวุธที่ใช้ระบบขับเคลื่อนที่อาศัยปฏิกิริยาการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงแข็งหรือดินขับในการขับเคลื่อน ตัวเร่งปฏิกิริยาช่วยการเผาไหม้ (Burning rate catalyst) เป็นส่วนประกอบสำคัญในการเร่งการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงให้ไวยิ่งขึ้น สร้างแรงดันและเพิ่มความเร็วให้กับจรวด โดยในงานวิจัยนี้นักวิจัยสังเคราะห์วัสดุคอมโพสิตระหว่างเหล็กออกไซด์และแกรฟีน เพื่อให้ได้อนุภาคเหล็กออกไซด์นาโนที่มีความไวต่อปฏิกิริยาและตรึงอยู่บนวัสดุแกรฟีน โดยใช้สารตั้งต้นของเหล็กออกไซด์ที่มีความแตกต่างกันคือ ไอรอน(II)ซัลเฟต (FeSO4), ไอรอน(II)ไนเตรท (Fe(NO3)2) หรือ ไอรอน(III)คลอไรด์ (FeCl3) และทดสอบกระบวนการสังเคราะห์สามกระบวนการ คือ กระบวนการทางเคมีตามด้วยการเผาให้แตกตัว (Calcination) เมื่อตัวกลางคือน้ำ (กระบวนการ 1) และสารละลายเอทานอลในน้ำ (กระบวนการ 2) และกระบวนการไฮโดรเทอร์มอล (Hydrothermal Process) (กระบวนการ 3) เมื่อนำตัวเร่งปฏิกิริยาเร่งการเผาไหม้ที่สังเคราะห์ได้มาทดสอบประสิทธิภาพด้วยการเร่งการสลายตัวของแอมโมเนียมเปอร์คลอเรต (NH4ClO4) และทำการศึกษาการเปลี่ยนแปลงน้ำหนักของสารโดยอาศัยคุณสมบัติทางความร้อนด้วยเทคนิคเทอร์โมกราวิเมทริกอะนาลิซิส (Thermogravimetric analysis: TGA) พบว่าตัวอย่างที่ใช้ ไอรอน(III)คลอไรด์ และกระบวนการไฮโดรเทอร์มอล (กระบวนการ 3) มีแนวโน้มที่ดีที่สุดในกลุ่ม ยืนยันได้จากการตรวจสอบวัสดุคอมโพสิตด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (Scanning Electron Microscopy: SEM) พบตัวอย่างมีลักษณะเป็นอนุภาคเหล็กขนาด 30-50 นาโนเมตร กระจายบนแผ่นรองรับแกรฟีน และให้กราฟการสลายตัวแอมโมเนียมเปอร์คลอเรตเป็นแบบช่วงเดียว ซึ่งแสดงถึงการเร่งปฏิกิริยาการเผาไหม้ที่มีประสิทธิภาพดี
Downloads
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Journal of TCI is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0) licence, unless otherwise stated. Please read our Policies page for more information...
References
กองบรรณาธิการวิทยาศาสตร์. “ย้อนเส้นทาง “จรวดดินขับ” ท่องโลกฟิสิกส์.” MGRONLINE. com. http://mgronline.com/science/detail/ 9580000054177 (วันที่เข้าถึง พ.ค. 28, 2558).
T. P. Rudy et al., “Iron Oxide Catalyst Propellant, and Method for Making Same,” U.S. Patent 4881994A, Nov. 21, 1989.
L. Xu et al., “Green and Simple Method for Preparing Iron Oxide Nanoparticles Supported on Mesoporous Biochar as a Fenton Catalyst,” Appl. Organomet. Chem., vol. 34, no. 9, pp. 1 - 8, Sep. 2020, doi: 10.1002/aoc.5786.
I. V. Pushkareva et al., “Reduced Graphene Oxide-Supported Pt-Based Catalysts for PEM Fuel Cells with Enhanced Activity and Stability,” Catalysts, vol. 11, no. 2, p. 256, Feb. 2021, doi: 10.3390/catal11020256.
H. Wang, Z. Zhao, P. Liu, and X. Guo, “Laser-Induced Graphene Based Flexible Electronic Devices,” Biosensors, vol. 12, no. 2, p. 55, Jan. 2022, doi: 10.3390/ bios12020055.
J. Zhang, H. Yang, G. Shen, P. Cheng, J. Zhang, and S. Guo, “Reduction of Graphene Oxide via L-ascorbic Acid,” Chem.Commun., vol. 46, no. 7, pp. 1112 - 1114, Dec. 2009, doi: 10.1039/B917705A.
N. Lertthanaphol et al., “One-Step Hydrothermal Synthesis of Precious Metal-Doped Titanium Dioxide-Graphene Oxide Composites for Photocatalytic Conversion of CO2 to Ethanol,” ACS Omega, vol. 6, pp. 35769 - 35779, Dec. 2021, doi: 10.1021/acsomega.1c05799.
N. K. Chowdhury and B. Bhowmik, “Role of Graphene-metal Oxide Composite for Performance Improvement of Chemical Sensor: Study for Various Analytes,” in AIP Conf. Proc., vol. 2341, 2021, p. 040011, doi: 10.1063/5.0049957.
D. Zhou, TL. Zhang, and BH. Han, “One-step Solvothermal Synthesis of an Iron Oxide-graphene Magnetic Hybrid Material with High Porosity,” Micropor. Mesopor. Mat., vol. 165, pp. 234 - 239, Jan. 2013, doi: 10.1016/j.micromeso.2012.08.011.
Y. Yuan et al., “Hydrothermal Preparation of Fe2 O3 /Graphene Nanocomposite and Its Enhanced Catalytic Activity on the Thermal Decomposition of Ammonium Perchlorate,” Appl. Surf. Sci., vol. 303, pp. 354 - 359, Jun. 2014, doi: 10.1016/ j.apsusc.2014.03.005.