การวิจัยและพัฒนาการเคลือบฟิล์มบางอลูมินาเพื่อเพิ่มความต้านทานต่อการขีดข่วนของอัญมณีเนื้ออ่อนด้วยเทคนิค Plasma-enhanced atomic layer deposition (PE-ALD) โครงการวิจัยต่อเนื่อง 2 ปี (ปีที่ 2)

Abstract

อุตสาหกรรมอัญมณีและเครื่องประดับจัดเป็นสินค้าที่ได้รับความนิยมทำรายได้ให้กับประเทศในฐานะสินค้าส่งออกที่สร้างมูลค่าทางเศรษฐกิจสำคัญอันดับ 1 ใน 10 ของประเทศไทย ปัจจุบันพลอย เนื้ออ่อนเป็นพลอยที่ตลาดให้ความนิยมเป็นเพิ่มมากขึ้น จะเป็นการสร้างมูลค่าเพิ่มให้พลอยเนื้ออ่อนหากสามารถเพิ่มความต้านทานการขูดขีได้ งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาการสังเคราะห์ฟิล์มบางอลูมินาบนพลอยเนื้ออ่อนด้วยการตกสะสมในระดับอะตอมที่เพิ่มประสิทธิภาพด้วยพลาสมาไอน้ำ (Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition : PE-ALD) โดยปฏิกิริยาระหว่าง Trimethylaluminum (TMA ) กับอนุมูล O* จากพลาสมาไอน้ำ และมีการควบคุมกำลังไฟ 145-150 วัตต์ ความดันในห้องเคลือบเริ่มต้นที่ 4× 10-2 ทอร์ โดยมีศึกษาอิทธิพลของการเปลี่ยนแปลงจำนวนการเคลือบ 400 - 800 รอบ และการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิการเคลือบ 80 -300 องศาเซลเซียสพลอยเนื้ออ่อนที่ผ่านการเคลือบแล้วยังคงคุณลักษณะพื้นฐานของค่าดัชนีหักเหของแสง และค่าความถ่วงจำเพาะของค่าพื้นฐานของพลอยนั้น และคุณสมบัติทางแสงด้วยเทคนิค UV-VIS NIR spectroscopy ไม่แสดงการเปลี่ยนแปลงสีของอัญมณีที่ผ่านการเคลือบฟิล์มบาง การเคลือบฟิล์มบางบนโรสควอทซ์พบว่ามีความหนาเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิการเคลือบที่เพิ่มขึ้น ในทางกลับกัน การเคลือบฟิล์มบางพลอยเพอริโดทำให้ความหนาลดลงเมื่อเพิ่มอุณหภูมิในการเคลือบพลอยเนื้ออ่อนที่ผ่านการเคลือบแล้วมีค่าความแข็งเพิ่มขึ้น โดยพบว่าพลอยเพอริโดซึ่งก่อนเคลือบมีค่าความแข็งที่ต่ำกว่าพลอยโรสควอทซ์ เมื่อเคลือบฟิล์มบางแล้วทำให้มีค่าความแข็งใกล้เคียงกับพลอยโรสควอทซ์ที่ไม่ผ่านการเคลือบ อย่างไรก็ตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นมีผลให้ค่าความแข็งที่เพิ่มขึ้นน้อยลง ดังนั้นการเคลือบฟิล์มบางด้วยการใช้ไอน้ำ ควรทำที่อุณหภูมิการเคลือบ 80 oC จะทาให้ได้ฟิล์มบางที่เพิ่มความแข็งของพลอยควอทซ์และเพอริโดได้มากที่สุด