นักวิจัย คณะวิทย์ฯ มมส ใช้การจำลองโมเลกุลเพื่อศึกษาและออกแบบวัสดุพอลิเมอร์นาโนคอมโพสิตชนิดใหม่

การออกแบบและการจำลองโมเลกุลวัสดุพอลิเมอร์นาโนคอมโพสิต
(Molecular modeling and simulation of polymer nanocomposites)

การจำลองโมเลกุล (molecular simulation) เป็นงานวิจัยแขนงหนึ่งที่ใช้คอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูงสำหรับช่วยค้นหาและทำนายสมบัติของวัสดุชนิดใหม่ๆ โดยที่ยังไม่ต้องสังเคราะห์หรือเตรียมวัสดุนั้นขึ้นมาจริงๆ ซึ่งเป็นการลดต้นทุนจากการวิจัยแบบลองถูกลองผิด (trial and error) ได้อีกทางหนึ่ง การจำลองโมเลกุลสามารถทำให้เห็นภาพพฤติกรรมระดับโมเลกุลของระบบ (microscopic behavior) ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญที่ส่งผลต่อสมบัติระดับมหภาค (macroscopic properties) ที่วัสดุนั้นๆ แสดงออกได้ การจำลองโมเลกุลจึงสามารถนำมาใช้ช่วยอธิบายผลจากการทดลองในเชิงลึกได้

เราได้ทำการจำลองระบบพอลิแล็คไทด์ (Polylactide, PLA) ซึ่งเป็นหนึ่งในพอลิเมอร์แตกสลายได้ทางชีวภาพ (biodegradable polymer) ที่ได้รับความสนใจในปัจจุบัน โดยทำการเติมแผ่นแกรฟีน (Graphene) ขนาดนาโนเมตรที่มีการเติมหมู่ฟังก์ชันก์ทางเคมีชนิดต่างๆ ลงไปผสมใน PLA ซึ่งเป็นวัสดุหลัก ผลจากการจำลองโมเลกุลพบว่าชนิดของหมู่ฟังก์ชันของแกรฟีนมีผลต่อโครงสร้างและการเคลื่อนที่ของโมเลกุล PLA อย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งทำให้สมบัติเชิงความร้อนและสมบัติเชิงกลของ PLA เปลี่ยนไป โดยจากหมู่ฟังก์ชันของแกรฟีนทั้งหมดที่ทำการศึกษา พบว่าหมู่คาร์บอกซิล (-COOH) ให้ผลเชิงบวกกับสมบัติของ PLA มากที่สุด

ผลงานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในวารสาร POLYMER COMPOSITES ฉบับที่ 57 หน้า 294-305 ปี ค.ศ. 2020

ผลงานวิจัย