ページ3:

เทคนิคจำ
โลหะ = “แข็งแต่ไม่แตกง่าย”
นึกถึงช้อนโลหะ
งอได้ก่อนที่จะหัก
เซรามิก = “แข็ง แต่ตกแล้วแตก”
นึกถึงจาน
พอลิเมอร์ = “เส้นยาว พันกัน”
นึกถึงเส้นสปาเกตตี
คอมโพสิต = “ทีมเวิร์ก”
วัสดุชนิดเดียวไม่เก่งพอ จึงเอาหลายชนิดมาช่วยกัน
4

ページ4:

2. เรื่องสำคัญที่สุด: โครงสร้างข้างใน
วัสดุสองชิ้นอาจเป็นสารเดียวกัน แต่สมบัติไม่เหมือนกัน เพราะ การจัดเรียงตัวต่างกัน
คิดเหมือนนักเรียนในห้องเรียน
เรียงเป็นระเบียบ
เรียกว่า crystalline
มีระเบียบและตำแหน่งค่อนข้างชัดเจน
เรียงไม่เป็นระเบียบ
เรียกว่า amorphous
5

ページ5:

แผนที่ใหญ่ของวัสดุศาสตร์
จำเป็นประโยคเดียว:
โครงสร้าง → สมบัติ → การใช้งาน
→
ตัวอย่าง:
→
เหล็กมีโครงสร้างแข็งแรง
→>
→ รับแรงได้ดี
> ใช้สร้างตึกและสะพาน
ยางมีสายโมเลกุลที่ยืดและคืนตัวได้
→>
→ ยืดหยุ่น
→ ใช้ทำยางรถยนต์และยางรัดของ
2

ページ6:

=
เทคนิคจำ
Crystal = คริสตัลเป็นระเบียบสวยงาม
Amorphous = มั่ว ๆ
ในพอลิเมอร์จริง บ่อยครั้งอาจมีทั้งบริเวณที่เป็นระเบียบและไม่เป็นระเบียบอยู่ในวัสดุเดียวกัน
6

ページ7:

1. วัสดุหลัก 4 กลุ่ม
จำาว่า
โล-เซ-พอ-คอม
กลุ่ม
โลหะ
ช้อน
เซรามิก
จาน
ภาพจํา
จุดเด่น
แข็ง เหนียว นำ
แข็ง แต่เปราะ
พอลิเมอร์
ถุงพลาสติก
คอมโพสิต
คอนกรีตเสริมเหล็ก
ตัวอย่าง
เหล็ก
แก้ว กระเบื้อง
เบา ยืดหยุ่น ขึ้น
PE, PVC, ยาง
รวมข้อดีหลาย
ไฟเบอร์กลาส
3

ページ8:

3. แรงที่มากระทำต่อวัสดุ
จ๋า 5 แบบด้วยร่างกายตัวเอง
Ø ดึง – Tension
2 กด
เหมือนชักเย่อ
-
Compression
เหมือนกดกล่อง
๏ เฉือน — Shear
เหมือนกรรไกรตัดกระดาษ
7

ページ9:

เทคนิคจำ
โลหะ = “แข็งแต่ไม่แตกง่าย”
นึกถึงช้อนโลหะ
งอได้ก่อนที่จะหัก
เซรามิก = “แข็ง แต่ตกแล้วแตก”
นึกถึงจาน
พอลิเมอร์ = “เส้นยาว พันกัน”
นึกถึงเส้นสปาเกตตี
คอมโพสิต = “ทีมเวิร์ก”
วัสดุชนิดเดียวไม่เก่งพอ จึงเอาหลายชนิดมาช่วยกัน
4

ページ10:

-
๏ บิด – Torsion
3 ผ้าขนหนู
เหมือนบิดผ้า
๏ ดัด – Bending
นึกถึงไม้บรรทัดทีถูกดัด
เทคนิคจำ
ดึง กด เฉือน บิด ดัด
ลองพูดเป็นจังหวะ:
ดึง-กด-เฉือน
บิด-ดัด
8

ページ11:

2. เรื่องสำคัญที่สุด: โครงสร้างข้างใน
วัสดุสองชิ้นอาจเป็นสารเดียวกัน แต่สมบัติไม่เหมือนกัน เพราะ การจัดเรียงตัวต่างกัน
คิดเหมือนนักเรียนในห้องเรียน
เรียงเป็นระเบียบ
เรียกว่า crystalline
มีระเบียบและตำแหน่งค่อนข้างชัดเจน
เรียงไม่เป็นระเบียบ
เรียกว่า amorphous
5

ページ12:

=
4. สมบัติเชิงกลที่ชอบสับสน
ความแข็งแรง — Strength
รับแรงได้มากแค่ไหนก่อนพัง
ภาพจำ: นักยกน้ำหนัก
ความแข็ง — Hardness
ทนการขีดข่วนหรือกดปุ่ม
ภาพจำ: ใช้กุญแจขูดพื้นผิว
ความเหนียว — Toughness
รับพลังงานก่อนแตกได้มาก
ภาพจำ: นักมวยที่โดนต่อยแล้วยังยืนอยู่
9

ページ13:

=
เทคนิคจำ
Crystal = คริสตัลเป็นระเบียบสวยงาม
Amorphous = มั่ว ๆ
ในพอลิเมอร์จริง บ่อยครั้งอาจมีทั้งบริเวณที่เป็นระเบียบและไม่เป็นระเบียบอยู่ในวัสดุเดียวกัน
6

ページ14:

=
ความเปราะ — Brittleness
เสียรูปนิดเดียวแล้วแตก
ภาพจำา: แก้ว
=
ความยืดหยุ่น — Elasticity
เปลี่ยนรูปแล้วกลับคืนได้
ภาพจำ: หนังยาง
10
10

ページ15:

3. แรงที่มากระทำต่อวัสดุ
จ๋า 5 แบบด้วยร่างกายตัวเอง
Ø ดึง – Tension
2 กด
เหมือนชักเย่อ
-
Compression
เหมือนกดกล่อง
๏ เฉือน — Shear
เหมือนกรรไกรตัดกระดาษ
7

ページ16:

เทคนิคจำแบบคน
สมบัติ
Strength
เปรียบเป็นคน
คนแรงเยอะ
Hardness
หนังหนา ขีดไม่เข้า
Toughness
อึดมาก
Brittle
Elastic
เจอแรงแล้วแตกทันที
งอได้แล้วกลับมาเหมือนเดิม
11

ページ17:

-
๏ บิด – Torsion
3 ผ้าขนหนู
เหมือนบิดผ้า
© ดัด – Bending
นึกถึงไม้บรรทัดทีถูกดัด
เทคนิคจำ
ดึง กด เฉือน บิด ดัด
ลองพูดเป็นจังหวะ:
ดึง-กด-เฉือน
บิด-ดัด
8

ページ18:

=
4. สมบัติเชิงกลที่ชอบสับสน
ความแข็งแรง — Strength
รับแรงได้มากแค่ไหนก่อนพัง
ภาพจำ: นักยกน้ำหนัก
ความแข็ง — Hardness
ทนการขีดข่วนหรือกดปุ่ม
ภาพจำ: ใช้กุญแจขูดพื้นผิว
ความเหนียว — Toughness
รับพลังงานก่อนแตกได้มาก
ภาพจำ: นักมวยที่โดนต่อยแล้วยังยืนอยู่
9

ページ19:

=
ความเปราะ — Brittleness
เสียรูปนิดเดียวแล้วแตก
ภาพจำา: แก้ว
=
ความยืดหยุ่น — Elasticity
เปลี่ยนรูปแล้วกลับคืนได้
ภาพจำ: หนังยาง
10
10

ページ20:

5. Stress กับ Strain
เรื่องนี้เด็กมักงงที่สุด
Stress = แรงที่วัสดุต้องรับ
=
พูดง่าย ๆ:
โดนหนักแค่ไหน
สูตรพื้นฐาน:
Force
Stress = Area
แรงเท่ากัน แต่พื้นที่เล็กกว่า → stress สูงกว่า
ตัวอย่าง: รองเท้าส้นเข็มกดพื้นแรงกว่ารองเท้าพื้นกว้าง เพราะแรงกระจุกอยู่ในพื้นที่เล็ก
12

ページ21:

เทคนิคจำแบบคน
สมบัติ
Strength
เปรียบเป็นคน
คนแรงเยอะ
Hardness
หนังหนา ขีดไม่เข้า
Toughness
อึดมาก
Brittle
Elastic
เจอแรงแล้วแตกทันที
งอได้แล้วกลับมาเหมือนเดิม
11

ページ22:

Strain = วัสดุเปลี่ยนรูปแค่ไหน
ยืดหรือหดไปกี่ส่วนเมื่อเทียบกับของเดิม
AL
Strain
=
Lo
เทคนิคจำ
Stress = สิ่งที่โดน
=
Strain = สิ่งที่เปลี่ยน
=
ตัวอย่างเป็นคน:
ครูให้งาน 10 ชิ้น = Stress
=
เราเหนื่อยและสภาพเปลี่ยนไปแค่ไหน = Strain
33
13

ページ23:

6. อุณหภูมิเปลี่ยนวัสดุอย่างไร
หลักจำง่ายมาก:
ร้อนขึ้น → อนุภาคเคลื่อนที่มากขึ้น
โดยเฉพาะพอลิเมอร์ เมื่อโมเลกุลเคลื่อนไหวได้ง่ายขึ้น วัสดุอาจนิ่มและยืดหยุ่นขึ้น
Tg – Glass Transition Temperature
จำแบบง่าย:
ต่ำกว่า Tg = แข็ง ๆ แก้ว ๆ
=
สูงกว่า Tg = นิ่มและเคลื่อนไหวได้มากขึ้น
14
E

ページ24:

เทคนิคจ๋า:
Tg = Temperature ที่วัสดุเปลี่ยนอารมณ์
แข็ง
ร้อนขึ้น
ขยับตัวได้
15

ページ25:

7. พอลิเมอร์สำหรับเด็กมัธยม
คำว่า polymer แยกได้เป็น
poly = หลาย
=
mer = หน่วย
ดังนั้นพอลิเมอร์คือ
หน่วยเล็ก ๆ จำนวนมากต่อกันเป็นสายยาว
-
เหมือน:
-
-
Û − Û − Û − Û − Û
หรือรถไฟ:
หนึ่งตู้ =
= monomer
=
ทั้งขบวน = polymer
16

ページ26:

8. สายพอลิเมอร์กับสมบัติ
นี่คือหลักเหตุผลที่สําคัญมาก
สายเคลื่อนไหวง่าย
→ วัสดุนิ่มและยืดหยุ่นกว่า
สายยึดกันแน่น
<
→ เคลื่อนที่ยาก
->
แข็งขึ้น
มี crosslink
สายหลายเส้นถูกเชื่อมถึงกัน
17

ページ27:

←
สายเลื่อนไปมาได้ยากขึ้น
→
รูปร่างลงตัวมากขึ้น
เทคนิคจ๋า
ยิ่งมัดกันแน่น → ยิ่งหนีไปไหนยาก
→
เหมือนคนในห้องที่จับมือกันทั้งหมด
18
8

ページ28:

9.วิธีคิดโจทย์วัสดุศาสตร์
ไม่ต้องรีบจำคำตอบ ให้ถาม 4 คำถามนี้
1. มันทำจากอะไร?
โลหะ? เซรามิก? พอลิเมอร์? คอมโพสิต?
2. ข้างในเป็นอย่างไร?
เรียงเป็นระเบียบไหม? สายเคลื่อนที่ง่ายไหม? มีแรงยึดเหนี่ยวหรือ crosslink มากไหม?
3. เมื่อโดนสิ่งกระตุ้นจะเกิดอะไร?
โดนแรง? ความร้อน? น้ำ? สารเคมี?
4. ผลสุดท้ายคืออะไร?
แข็งขึ้น? นิ่มลง? บวม? แตก? ยืด?
19

ページ29:

ตัวอย่าง:
อุณหภูมิสูงขึ้น
สายพอลิเมอร์เคลื่อนไหวมากขึ้น
→>
→>
วัสดุนิ่มและยืดหยุ่นขึ้น
หรือ
crosslink เพิ่ม
→ สายพอลิเมอร์เคลื่อนที่ยาก
->
วัสดุคงรูปและแข็งขึ้น
20