Materials Science News - ภาควิชาวัสดุศาสตร์ : Department of Materials Science

Go to content

Main menu

Materials Science News

 

New Crystals Yield Solar Power Breakthrough
July 16, 2013
Dye-sensitised solar cells (DSSCs) are made at low temperature, work in low light, are transparent and can be printed onto flexible surfaces. Recently, the efficiency of DSSCs has been raised to 15%, making them competitive with silicon solar cells and doing so at a much lower cost. This was achieved through an improved method for crystallising the perovskite, a dye material used as an energy harvester, onto a porous nanofilm of titanium dioxide within the solar cell. The latest results suggest that the price per watt of power produced by solar cells could be significantly reduced.   

ผลึกPerovskiteใหม่สร้างความก้าวหน้าในเซลล์พลังงานแสงอาทิตย์

ข้อดีของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดสีย้อมไวแสง (Dye-sensitised solar cells หรือ DSSCs) คือ ผลิตได้ที่อุณหภูมิต่ำ ทำงานในที่แสงน้อย โปร่งใส และสามารถใช้กับซับสเตรทที่ยืดหยุ่นได้ เมื่อไม่นานมานี้ได้มีการพัฒนาประสิทธิภาพของ DSSCs เพิ่มขึ้นเป็น 15% ทำให้ DSSCs กลายเป็นคู่แข่งที่มีประสิทธิภาพเทียบเท่าและค่าใช้จ่ายในการผลิตต่ำกว่าเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิกอน ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นของ DSSCs เป็นผลมาจากการปรับปรุงวิธีการตกผลึก Perovskite (สารย้อมชนิดหนึ่ง ทำหน้าที่เป็นตัวรับพลังงานแสงในเซลล์) บนฟิลม์ไทเทเนียมไดออกไซด์ที่บางและมีความพรุนตัว ผลการทดลองล่าสุดชี้ให้เห็นว่า  DSSCs สามารถลดราคาต่อวัตต์ของพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตจากเซลล์แสงอาทิตย์ได้อย่างมีนัยสำคัญ

http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-23327755



 
 

‘Impossible’ Material Made with Record-breaking Surface Area and Water Absorption Abilities
July 17, 2013
Researchers from Uppsala University have synthesized amorphous magnesium carbonate, which previously had been claimed impossible to make. This material that has the highest surface area measured for alkali earth metal carbonate is later named Upsalite. The novel material is filled with empty pores all having a diameter smaller than 10 nanometers, allowing for exceptional water absorption at low relative humidity. Upsalite is foreseen to reduce the amount of energy required to control environmental moisture in many industries, collect toxic waste, chemical or oil spill and be used in drug delivery systems, for odor control and sanitation after fire.


นักวิทยาศาสตร์สังเคราะห์ Amorphous magnesium carbonate พื้นที่ผิวและดูดซึมน้ำสูงทำลายสถิติสำเร็จ

นักวิจัยจาก Uppsala University สังเคราะห์แมกนีเซียมคาร์บอเนตแบบอสัณฐาน ซึ่งก่อนหน้านี้มีงานวิจัยบ่งชี้ว่าไม่สามารถเป็นไปได้สำเร็จ วัสดุดังกล่าวได้ถูกตั้งชื่อว่า Upsalite  Upsalite เป็น Alkali earth metal carbonate ที่มีพื้นที่ผิวสูงที่สุด และด้วยโครงสร้างที่เต็มไปด้วยรูพรุนขนาดเล็กเส้นผ่านศูนย์กลางต่ำกว่า 10 นาโนเมตร ทำให้ Upsalite มีคุณสมบัติการดูดซึมน้ำในสภาวะความชื้นสัมพัทธ์ต่ำดีเยี่ยม นักวิจัยคาดว่า Upsalite สามารถช่วยลดพลังงานที่ใช้ในการควบคุมความชื้นในบรรยากาศในอุตสาหกรรมต่างๆได้ และสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้หลากหลาย เช่นใช้ในการดูดซับของเสียที่เป็นพิษ สารเคมี และน้ำมันรั่วไหล ใช้ในระบบการส่งยาไปยังอวัยวะเป้าหมาย การควบคุมกลิ่น และสุขาภิบาลหลังเกิดเพลิงไหม้ เป็นต้น

http://www.sciencedaily.com/releases/2013/07/130717172901.htm

 
 
 

Accurately Testing Exact Hardness of a Material, in Depth
July 30, 2013
A new machine called the Precision Nanoindentation Platform (PNP) sets a new standard of accuracy for testing a material’s hardness, on a nanometer scale. The existing generation of nanoindentation instruments use the displacement of the tip and shaft relative to their mount to measure the deformation, leading to measurement error due to stress and thermal gradients in the environment. The PNP avoids those effects by placing on either side of the indenter tip two tiny tuning forks whose resonant frequency is shifted when approaching the surface of the specimen and continuously monitoring the actual position of the tip relative to the surface. Although the PNP is not practical for operation in an industrial setting, it can be used to create standard reference materials and data for industry.

ทดสอบความแข็งของวัสดุด้วยความแม่นยำสูงระดับนาโน

Precision Nanoindentation Platform (PNP) คือ เครื่องมือทดสอบความแข็งของวัสดุในระดับนาโนเมตรที่มีความแม่นยำสูงกว่าเครื่องมือที่มีอยู่ในปัจจุบัน เครื่องมือทดสอบความแข็งทั่วไปวัดความแข็งของวัสดุจากรอยกดที่เกิดขึ้นโดยสังเกตการเคลื่อนตัวของหัวและเพลากดเปรียบเทียบกับตำแหน่งอ้างอิง ด้วยเหตุนี้จึงมักมีความผิดพลาดในการวัดเนื่องจากความเค้นที่เกิดในเนื้อวัสดุและเกรเดียนต์ของอุณหภูมิในบรรยากาศ
PNP ลดข้อผิดพลาดดังกล่าวได้โดยติดตั้งส้อมเสียง 1 คู่ที่สองข้างของหัวกด เมื่อหัวกดเคลื่อนที่เข้าใกล้ผิวของวัสดุ คลื่นความถี่เรโซแนนซ์ของส้อมเสียงจะเปลี่ยนไป ทำให้สามารถวัดตำแหน่งสัมพัทธ์ที่แน่นอนของปลายหัวกดเทียบกับพื้นผิววัสดุได้อย่างต่อเนื่อง แม้ว่าPNPจะไม่เหมาะกับการนำไปใช้งานในเชิงอุตสาหกรรม แต่ PNP สามารถนำไปใช้วัดความแข็งของวัสดุสำหรับใช้เป็นมาตรฐานอ้างอิงสำหรับอุตสาหกรรมได้

http://www.sciencedaily.com/releases/2013/07/130730123419.htm

 
 

New Coating Turns Ordinary Glass Into Super Glass
August 4, 2013
The new coating is based on an award-winning technology called Slippery Liquid-Infused Porous Surfaces (SLIPS), the slipperiest surface known. Although SLIPS repels both oily and aqueous liquids and resists ice formation and bacterial, it is expensive to make and not transparent. The newly developed technique involves coating the same liquid lubricant used in SLIPS on a honeycomb-structured layer of glass, making the coat mechanically stable. The transparency is then achieved by adjusting the diameter of the honeycomb cells to be smaller than the wavelength of visible light. This new coating could be used to create lenses for eyeglasses, self-cleaning windows, solar panels and new medical diagnostic devices.

การเคลือบผิวแบบใหม่เปลี่ยนแก้วธรรมดาเป็น Super glass

การเคลือบผิวดังกล่าวพัฒนามาจากเทคโนโลยีที่ได้รับรางวัลมาแล้ว ชื่อ Slippery Liquid-Infused Porous Surface (SLIPS) ซึ่งปัจจุบันเป็นพื้นผิวที่ลื่นที่สุด  SLIPS นั้นไม่ซึมทั้งน้ำมันและของเหลว อีกทั้งยังต้านทานการก่อตัวของน้ำแข็งและแบคทีเรีย อย่างไรก็ตาม SLIPS มีค่าใช้จ่ายในการผลิตสูง และไม่โปร่งแสง วิธีการเคลือบผิวแก้วแบบใหม่ทำให้ได้พื้นผิวที่มีสมบัติเหมือนSLIPS แต่มีความแข็งแรงทางกลและโปร่งใส เริ่มจากเคลือบสารหล่อลื่นชนิดเดียวกันกับที่ใช้ใน SLIPS ลงบนชั้นของแก้วที่มีลักษณะโครงสร้างเป็นรังผึ้ง สามารถทำให้เคลือบโปร่งใสได้โดยลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของแต่ละเซลล์ในโครงสร้างรังผึ้งให้เล็กกว่าความยาวคลื่นของแสงขาว แก้วที่เคลือบด้วยวิธีการเคลือบดังกล่าวสามารถนำไปใช้ผลิตเลนส์แว่นสายตา กระจกทำความสะอาดตนเอง แผงเซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ และเครื่องมือวินิจฉัยทางการแพทย์ได้

http://www.sciencedaily.com/releases/2013/08/130804081123.htm

 
 

Synthetic Polymers Enable Cheap, Efficient, Durable Alkaline Fuel Cells
August 7, 2013
Most fuel cells currently use membranes that require platinum-based catalyst that are effective but expensive. A new polymer membrane allows the use of much more cost-efficient non-precious metal catalysts and does not compromise either durability or efficiency. A test in an operating fuel cell device showed that membranes containing 6-carbon structures provide much more durability and efficiency than those with long 16-carbon structures do. According to Dr. Hickner from Penn State, the next step of the research would be to figure out how the polymers work in the fuel cell on a molecular scale.

พอลิเมอร์สังเคราะห์นำไปสู่เซลล์เชื้อเพลิงแอลคาไลราคาถูก มีประสิทธิภาพและความคงทนสูง

เซลล์เชื้อเพลิงส่วนใหญ่ใช้เมมเบรนที่จำเป็นต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมซึ่งมีประสิทธิภาพสูง แต่ราคาแพง เมมเบรนพอลิเมอร์ชนิดใหม่สามารถใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นโลหะกลุ่ม non-precious ซึ่งมีราคาต่ำกว่าแพลทินัม โดยไม่ส่งผลกระทบต่อความคงทนและประสิทธิภาพของเซลล์เชื้อเพลิง การทดสอบในอุปกรณ์เซลล์เชื้อเพลิงแสดงให้เห็นว่า เมมเบรนที่มีโครงสร้างแบบ 6-carbon (พอลิเมอร์สายสั้น) ทำให้เซลล์เชื้อเพลิงมีความคงทนและประสิทธิภาพสูงกว่าเมมเบรนที่มีโครงสร้างแบบ 16-carbon (พอลิเมอร์สายยาว) Dr. Hickner จาก Penn State กล่าวว่าขั้นตอนต่อไปของงานวิจัยนี้คือการศึกษาการทำงานของพอลิเมอร์ในเซลล์เชื้อเพลิงในระดับโมเลกุล

http://www.sciencedaily.com/releases/2013/08/130807134239.htm

 
 

17/06/2013
Key Test for Re-Healable Concrete
"Micro-cracks" are an expected part of the hardening process of concrete and do not directly cause strength loss. But over time, water - along with aggressive chemicals in it - gets into these cracks and corrodes the concrete. Experimental concrete containing limestone-producing bacteria could potentially increase the service life of the concrete with considerable cost savings in the long run. Bacterial spores are added as granules into the concrete mix and become activated by rainwater. The harmless bacteria then produce limestone to patch up cracks in the concrete. This experimental concrete is to undergo outdoor testing which will determine its commercial potentials.

การทดสอบสำคัญสำหรับคอนกรีตซ่อมแซมตนเองได้
รอยแตกเล็กๆที่เกิดระหว่างกระบวนการแข็งตัวแม้ไม่ส่งผลต่อความแข็งแรงของคอนกรีต แต่เมื่อเวลาผ่านไปน้ำและสารเคมีที่ละลายอยู่ในน้ำจะเข้าไปในรอยแตกเหล่านี้และก่อให้เกิดการกัดกร่อน คอนกรีตที่มีส่วนผสมของแบคทีเรียสร้างหินปูนอาจสามารถเพิ่มอายุการใช้งานของคอนกรีตและลดค่าใช้จ่ายในระยะยาวได้  กรานูลสปอร์แบคทีเรียถูกเติมเข้าไปในส่วนผสมคอนกรีตและเมื่อสัมผัสน้ำฝนที่ซึมเข้าไปในรอยแตก แบคทีเรียเหล่านี้จะเริ่มผลิตหินปูนเพื่อซ่อมแซมคอนกรีต การทดสอบการใช้งานนอกอาคารครั้งนี้จะเป็นข้อบ่งชี้ศักยภาพการผลิตเพื่อการค้าต่อไป

http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-20121303

 
 
 

17/06/2013
Faster, More Efficient Technique for Creating High-Density Ceramics
A researcher from North Carolina State University has developed a technique for creating high-density ceramic with no porosity. Dr. Jay Narayan’s technique called ‘selective-melt sintering’ uses electric field to pre-heat grain boundaries, allowing the material to be sintered at a much lower temperature in less than a second. The process increases the strength of the ceramic, as well as improving its optical, magnetic and other properties.

เทคนิคการเผาเซรามิกความหนาแน่นสูงที่เร็วกว่าและมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น
Dr. Jay Narayan นักวิจัยจาก North Carolina State University ได้พัฒนาเทคนิคการผลิตเซรามิกที่ไม่มีรูพรุนขึ้นมา เทคนิคดังกล่าวชื่อว่า Selective-melt sintering ได้ใช้สนามไฟฟ้าในการให้ความร้อนขอบเกรนก่อนผ่านกระบวนการซินเทอร์ตามปกติ ทำให้สามารถเผาผนึกวัสดุได้ที่อุณหภูมิต่ำมากๆ ในระยเวลาสั้นๆ ผลที่ได้คือ เซรามิกมีความแข็งแรงเพิ่มขึ้น รวมไปถึงสมบัติทางแสง แม่เหล็ก และอื่นๆที่ดีขึ้นอีกด้วย

http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-20121303

 
 

17/06/2013
Clothing the Body Electric: Cotton T-Shirt Fabric Can Store Electricity, Maybe Keep Your Cell Phone Charged
The University of South Carolina’s Xiaodong Li and post-doctoral associate Lihong Bao has just reported in the journal Advanced Materials how to turn the material in a cotton T-shirt into a source of electrical power. The process is done by soaking a T-shirt in a solution of fluoride, drying it and baking it at high temperature. The fibers in the fabric are converted from cellulose to activated carbon, but remain flexible. The material, which Li’s team terms activated carbon textile, acts as a capacitor. Further experiments have been done coating the individual fibers in the activated carbon textile with “nanoflowers” of manganese oxide, resulting in a stable, high-performing supercapacitor.

สวมใส่ไฟฟ้า: เนื้อผ้าเสื้อยืดสามารถเก็บกระแสไฟฟ้าและอาจชาร์ตโทรศัพท์มือถือคุณได้
เมื่อไม่นานมานี้ Xiaodong Li จาก USC และภาคีpost-doctoral Lihong Bao ได้เขียนบทความใน Advanced Materials เกี่ยวกับการเปลี่ยนเส้นใยในเสื้อยืดผ้าฝ้ายให้กลายเป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้า โดยแช่เสื้อยืดในสารละลายฟลูออไรด์ นำไปตากให้แห้ง และอบที่อุณหภูมิสูง เส้นใยในเนื้อผ้าจะถูกเปลี่ยนจากเซลลูโลสเป็น ‘activated carbon’ และยังคงคุณสมบติในการโค้งงอไว้ได้ Liและทีมงานเรียกวัสดุวัสดุดังกล่าวว่า ‘activated carbon textile’ วัสดุนี้สามารถทำหน้าที่เปรียบเสมือนตัวเก็บประจุ (capacitor) นอกจากนี้ Liและทีมงานได้ทำการทดลองเพิ่มเติม นำ activated carbon textile ไปชุบในแมงกานีสออกไซด์ทำให้ได้ตัวเก็บประจุยิ่งยวด (supercapacitor) ที่เสถียรและมีประสิทธิภาพ


http://www.sciencedaily.com/releases/2012/06/120629211540.htm

 
 

17/06/2013
Tiny Bubbles in Your Metallic Glass May Not Be a Couse for Celebration
By studying the behavior of the bubbles that appear when metallic glasses crack, Johns Hopkins researchers were able to learn more about how that process occurs.  At the site where this breakup begins, a vacant space or a bubble is left behind. The spontaneous formation of tiny bubbles under high negative pressures is a process known as cavitation. It is discovered that cavitation plays a key role in the failure, or breakdown, of metallic glasses. The findings may help makers of cell phones and computers develop new metallic glass alloys that are less likely to break.

ฟองอากาศเล็กๆในMetallic glassอาจไม่ใช่เรื่องน่ายินดีสักเท่าไหร่
การศึกษาพฤติกรรมของฟองอากาศที่เกิดขึ้นเมื่อmetallic glassมีรอยแตกทำให้นักวิจัยจาก Johns Hopkins สามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการเกิดรอยแตกในmetallic glass พวกเข้าพบว่า ณ จุดที่การแตกหักเริ่มขึ้นได้เกิดพื้นที่ว่างหรือฟองอากาศขึ้น การเกิดฟองอากาศขนาดเล็กขึ้นเองภายใต้ negative pressure สูงๆนี้เป็นกระบวนการที่เรียกว่า ‘cavitation’ นักวิจัยได้พบว่ากระบวนการ cavitation มีบทบาทอย่างมากในการแตกหักของ metallic glass ผลวิจัยนี้อาจมีส่วนช่วยผู้ผลิตโทรศัพท์มือถือและคอมพิวเตอร์ในการพัฒนา metallic glass alloy ที่มีแนวโน้มจะแตกหักลดลงได้

http://www.sciencedaily.com/releases/

 
 

17/06/2013
NTU Invention Allows Clear Photos in Dim Light
Cameras fitted with a new sonsor made from graphene will soon be able to take clear and sharp images in dim conditions. The graphene sonsor “traps” light-generated electron particles for a much longer time, resulting in a much stronger electric signal. Such electric signals can then be processed into an image, such as a photograph by a digital camera. The graphene sensor is 1000 times more sensitive to light than the current sonsors found in today’s compact cameras, uses 10 times less energy and is estimated to cost at least five times chaper when mass-produced.

สิ่งประดิษฐ์จากNTUช่วยให้ถ่ายภาพได้ชัดแม้มีแสงน้อย
กล้องถ่ายภาพที่ติดเซ็นเซอร์ตัวใหม่ทำมาจากกราฟินจะสามารถถ่ายภาพที่คมชัดในสภาวะแสงน้อยได้ในเร็ววันนี้ เซ็นเซอร์กราฟินดังกล่าวทำงานโดยกักอนุภาคอิเล็กตรอนที่เกิดจากแสงเป็นเวลานานกว่าเซ็นเซอร์ทั่วไป ทำให้ได้สัญญาณไฟฟ้าที่เข้มกว่ามาก สัญญาณไฟฟ้านี้จะถูกเปลี่ยนเป็นรูปภาพดังเช่นภาพถ่ายที่ได้จากกล้องถ่ายภาพดิจิตอลต่อไป เซ็นเซอร์ที่ทำมาจากกราฟินนี้ไวต่อแสงมากกว่าเซ็นเซอร์ที่พบในกล้องถ่ายภาพทั่วไป 1000เท่า ใช้พลังงานน้อยกว่า 10เท่า และคาดว่าเมื่อผลิตในสเกลใหญ่จะใช้งบประมาณน้อยกว่า 5เท่า อีกด้วย

http://media.ntu.edu.sg/NewsReleases/Pages/newsdetail.aspx?news=863947f9-972d-42d2-947f-3f437f6c3877

 
Back to content | Back to main menu