Abstract:
งานวิจัยนี้พัฒนากระบวนการสร้างแผ่นเมมเบรน PDMS ที่ถูกฝังด้วยคอยล์ทองแดงเพื่อใช้เป็นส่วนประกอบของเมมเบรนแอคชัวเอเตอร์แบบแม่เหล็กไฟฟ้า กระบวนการสร้างที่พัฒนาขึ้นประกอบด้วย 2 ขั้นตอนหลัก ขั้นตอนแรกคือกระบวนการสร้างคอยล์ทองแดง เริ่มจากการสร้างแบบหล่อที่มีรูปร่างของคอยล์บนแผ่นสเตนเลส โดยใช้เทคนิค Photolithography หลังจากนั้นจึงนำแบบหล่อที่ได้ไปปลูกฟิล์มทองแดงด้วยเทคนิค Electroplating เพื่อสร้างคอยล์ทองแดงขึ้นมา ขั้นตอนที่สองคือการสร้างแผ่นเมมเบรนและการประกบคอยล์ทองแดง โดยวิธีการเท PDMS เริ่มจากการสปิน PDMS ลงบนฐานอะคริลิกแล้วนำไปอบเพื่อให้แข็งตัว หลังจากนั้นจึงวางคอยล์ทองแดงด้านบนแล้วสปิน PDMS ทับอีกครั้ง สุดท้ายจึงลอกแผ่นเมมเบรนที่มีคอยล์ทองแดงอยู่ภายในออกมา ในการศึกษานี้พบว่า อัตราการปลูกฟิล์มทองแดงเป็นฟังก์ชั่นโดยตรงกับค่ากระแสไฟฟ้าต่อหน่วยพื้นที่ อีกทั้งขนาดความขรุขระของแผ่นสเตนเลสควรมีค่าน้อยกว่า 0.112 ไมโครเมตร เพื่อทำให้คอยล์ทองแดงหลุดออกมาจากแผ่นสเตนเลสได้ หลังจากนั้นจึงนำแผ่นเมมเบรนที่ได้มาประกอบเป็นแอคชัวเอเตอร์โดยแผ่นเมมเบรนหนา 300 ไมโครเมตร มีคอยล์ทองแดงรูปร่างวงกลมรอบเดียวหนา 40 ไมโครเมตร กว้าง 500 ไมโครเมตร ฝังอยู่ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางคอยล์เท่ากับ 1 เซนติเมตร ในการทดสอบได้ศึกษาขนาดเมมเบรนสองขนาดคือ เส้นผ่านศูนย์กลางเมมเบรน 2 และ 4 เซนติเมตร ผลการทดสอบของ Static Response พบว่าเมื่อจ่ายกระแสไฟฟ้า 3.16 แอมแปร์ แอคชัวเอเตอร์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 และ 4 เซนติเมตร จะมีระยะกระดกเท่ากับ 25 และ 73 ไมโครเมตร ตามลำดับ ผลการทดสอบ Dynamic Response ด้วยกระแสไฟฟ้ารูปซายน์ในช่วงความถี่ 2-8 เฮิร์ทและกระแสไฟฟ้าสูงสุดเท่ากับ 1.9 แอมแปร์ พบว่า เมื่อความถี่ของสัญญาณกระแสไฟฟ้าเพิ่มมากขึ้นระยะกระดกสูงสุดจะมีค่าลดลงสำหรับทั้งสองกรณี แอคชัวเอเตอร์ที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเมมเบรน 2 และ 4 เซนติเมตรจะให้ระยะกระดกสูงที่สุดเท่ากับ 15 และ 21 ไมโครเมตร ตามลำดับ ที่ความถี่ 2 เฮิร์ทซ์
