แผนการสอน ม.ปลาย 164ปัจจุบัน

ครั้งท่ี วัน/เดือน/ปี หัวเรอ่ื ง/ตัวช้ีวัด เน้ือหาสาระการเรยี นรู้ 8.อธิบายผลกระทบที่เกิด 2 จ า ก ก า ร ใ ช้ วั ส ดุ ต่ อ ศ ส่งิ มีชวี ิตและสงิ่ แวดลอ้ ม ง - - - พ 2 ม ง ท ว ป จ ก

การจัดกระบวนการเรยี นรู้ สอื่ /แหลง่ เรียนรู้ วัดและประเมนิ ผล 2.1 ครกู าหนดกรอบเน้ือหาวิชาวสั ดุ ศาสตร์ตามใบงานกรอบเนื้อหา ตามใบ งาน - กรอบเน้ือหา - ภารกิจ/งานทตี่ ้องปฏิบัติ/มอบหมาย - วางแผนกาหนดวันเวลาที่ส่งงาน และ พบกลมุ่ และวธิ ีการประเมนิ ผล 2.2 ครูจดั กิจกรรมแบ่งกลุม่ เพอื่ มอบหมายให้ พจิ ารณาเนือ้ หาตามใบ งาน กลุ่มละ 1 เนื้อหา โดยแจกให้ครบ ท้งั 5 เนื้อหา ดงั นี้ เนือ้ หาท่ี 1 ความหมายของวัสดุ เนื้อหาท่ี 2 ประเภทของวัสดุ เนื้อหาท่ี 3 สมบัติของวัสดุ เนอ้ื หาที่ 4 ทดสอบสมบัติของวัสดุ เนอ้ื หาท่ี 5 นาความรูเร่ืองสมบัติของ วัสดุไปใช้ เน้ือหาท่ี 6 อธบิ ายถึงการใช้ ประโยชนจ์ ากวัสดุ เน้อื หาที่ 7 อธิบายสาเหตุของมลพษิ จากการผลิตและการใช้งานได้ เนื้อหาท่ี 8อธบิ ายผลกระทบทเ่ี กิดจาก การใชว้ ัสดุต่อสิ่งมีชวี ิตและส่งิ แวดลอ้ ม

คร้งั ที่ วนั /เดอื น/ปี หวั เรื่อง/ตัวช้ีวดั เน้อื หาสาระการเรียนรู้ 2.3 บนั แบ เอก 2.4 2.5 หม ขั้น 3.1 ขัน้ ผู้เร 3.2 พฤ

การจดั กระบวนการเรียนรู้ สอ่ื /แหลง่ เรยี นรู้ วดั และประเมินผล 3 ผเู้ รยี น/ครู บนั ทึกข้อตกลงโดยจัดทาและ นทึกร่องรอยการศึกษาด้วยตนเองตาม บบบันทกึ ทีค่ รูมอบให้ในใบงาน และทาเปน็ กสารตามแบบที่กาหนด 4 ครูและผเู้ รียนสรปุ เนอื้ หารว่ มกัน 5 ครูมอบหมายภารกจิ ตามใบงาน และนัด มาย นที่ 3 การสรปุ ผล 1 สังเกตการเข้ารว่ มกจิ กรรมในแต่ละ นตอนและจดบนั ทึกความก้าวหน้าของ รยี นในแต่ละทักษะเป็นรายบคุ คล 2 ครูประเมินผลจากการสังเกต ฤติกรรมและแบบฝึกหัด

ใบความรู้ที่ 1 เรือ่ ง หลกั วัสดศุ าสตร์ เรื่องท่ี 1 ความหมายของวสั ดศุ าสตร์ วัสดุศาสตร์ (Materials Science) คือ การศึกษาที่เกี่ยวข้องกับวัสดุ เป็นการนาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ และวิศวกรรมศาสตร์ เพ่ืออธิบายถึงความสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบพื้นฐานของวัสดุ และสมบัติของวัสดุ ซึ่ง ความร้ดู งั กล่าวน้ี จะนามาผลิตหรอื สรา้ งเปน็ ผลิตภัณฑพ์ ร้อมทั้งหาคา่ สมรรถนะในการใช้งานของผลิตภัณฑ์ ความรู้ท่ี นามาใชน้ ้นั จะมลี ักษณะเปน็ สหวิทยาการ คือ การใช้ความรใู้ นหลาย ๆ แขนงมาร่วมกัน วัสดุศาสตร์จึงยิ่งจาเป็นต้อง ใช้ความรหู้ ลายแขนงวชิ า ไม่วา่ จะเป็นความรทู้ างฟิสิกส์ เคมี วศิ วกรรม ชวี วิทยา ไฟฟาู คณติ ศาสตร์ หรือ การแพทย์ เข้ามารว่ มกนั เพ่ือแก้ปัญหาหรืออธบิ ายสง่ิ ตา่ ง ๆ ที่เกีย่ วเนื่องกับวสั ดุและสมบตั ทิ ่ีสนใจ ประเภทของวสั ดุศาสตร์ ในปัจจุบนั ไมว่ ่าวิศวกร นักวทิ ยาศาสตร์ หรอื นกั เทคโนโลยี ล้วนต้องเกี่ยวข้องกับวัสดุ (Materials) อยู่เสมอ ท้ังในเชิงของผู้ใช้วัสดุ ผู้ผลิตและผู้ควบคุมกระบวนการผลิต ตลอดจนผู้ออกแบบทั้งในรูปแบบ องค์ประกอบ และ โครงสร้าง บุคคลเหล่านี้จาเป็นอย่างย่ิงท่ีจะต้องเลือกใช้วัสดุให้เหมาะสมถูกต้องจากสมบัติของวัสดุเหล่าน้ัน นอกจากน้ียังสามารถวิเคราะห์ได้ว่า เมื่อมีความผิดปกติเกิดขึ้นมันเป็นเพราะเหตุใด โดยเฉพาะอย่างย่ิงในปัจจุบัน การคน้ ควา้ ทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มีความก้าวหน้าไปอย่างมาก วัสดุใหม่ ๆ ถูกผลิตขึ้น และมีการค้นคว้าสมบัติพิเศษ ของวัสดุ เพ่ือใช้ประโยชน์มากข้ึน กระบวนการผลิตก็สามารถทาได้อย่าง มีประสิทธิภาพ ทาให้ราคาของวัสดุนั้น ตา่ ลง วัสดุศาสตร์ แบ่งออกเป็น 3 ประเภท ไดแ้ ก่ 2.1 โลหะ (Metallic materials) 2.2 พลาสติก หรือ พอลิเมอร์ (Polymeric materials) 2.3 เซรามกิ ส์ (Ceramic materials) 2.1 วสั ดปุ ระเภทโลหะ โลหะ (Metals) หมายถึง วัสดุที่ได้จากการถลุงสินแร่ต่าง ๆ อันได้แก่ เหล็ก ทองแดง อลูมิเนียม นิกเกิล ดีบุก สังกะสี ทองคา ตะกั่ว เป็นต้น โลหะเมื่อถลุงได้จากสินแร่ในตอนแรกน้ัน ส่วนใหญ่จะเป็นโลหะเน้ือค่อนข้าง บริสุทธิ์ มีโครงสร้างเป็นผลึกซ่ึงอะตอมจะมีการจัดเรียงตัวอย่างเป็นระเบียบและเฉพาะ โดยท่ัวไปโลหะเป็นตัวนา ความร้อนและไฟฟูาทดี่ ี แต่โลหะเหล่านี้มักจะมีเน้ืออ่อนไม่แข็งแรงเพียงพอที่จะนามาใช้ในงานอุตสาหกรรมโดยตรง ส่วนมากจะนาไปปรับปรงุ คุณสมบัติกอ่ นการใชง้ าน โลหะและโลหะผสม (Alloys) สามารถแบง่ ออกเป็น 2 พวก คอื 1) โลหะและโลหะผสมท่ีมีเหลก็ เป็นองคป์ ระกอบ (ferrous metals and alloys) โลหะพวกน้ีจะประกอบด้วยเหล็ก ที่มเี ปอรเ์ ซน็ ตส์ งู เช่น เหลก็ กลา้ และเหลก็ หล่อ 2) โลหะและโลหะผสมท่ีไม่มีเหล็กเป็นองค์ประกอบ หรือมีอยู่น้อย (nonferrous metals and alloys) เช่น อะลูมเิ นยี ม ทองแดง สงั กะสี ไทเทเนียม และนกิ เกลิ คาว่า โลหะผสม (Alloys) หมายถึง ของผสมของโลหะต้ังแต่ 2 ชนิดหรือมากกว่า 2 ชนิด หรือเป็นโลหะผสมกับ อโลหะ

2.2 วัสดุประเภทพอลิเมอร์ พอลิเมอร์ (Polymers) หมายถึง สารประกอบที่โมเลกุลมีขนาดใหญ่มาก เกิดจากโมเลกุลเดียวมาเช่ือมต่อ กนั ดว้ ย พนั ธะเคมแี ต่ละโมเลกลุ เด่ียวหรือหน่วยยอ่ ย เรยี กว่า มอนอเมอร์ วัสดุพอลิเมอร์ส่วนมากประกอบด้วยสารอินทรีย์ (คาร์บอนเป็นองค์ประกอบ) ที่มีโมเลกุลเป็นโซ่ยาว หรือเป็นโครงข่าย โดยโครงสร้างแล้ววัสดุพอลิเมอร์ส่วนใหญ่ไม่มีรูปร่างผลึก แต่บางชนิดประกอบด้วยของผสมของ ส่วนท่ีมีรูปร่างผลึกและส่วนมากไม่มีรูปร่างผลึก ความแข็งแรงและความอ่อนเหนียวของวัสดุพอลิเมอร์มีความ หลากหลาย เนื่องจากลกั ษณะของโครงสร้างภายใน ทาใหว้ สั ดุพอลิเมอร์ส่วนมากเป็นตัวนาไฟฟูาท่ีไม่ดี บางชนิดเป็น ฉนวนไฟฟาู ทีด่ ี โดยทัว่ ไปวัสดพุ อลเิ มอร์ มคี วามหนาแน่นต่า และมีจุดอ่อนตัวหรืออุณหภูมิของการสลายตัวค่อนข้าง ตา่ ประเภทของพอลิเมอร์ พอลิเมอร์เป็นสารท่ีมีอยู่มากมายหลายชนิด ซ่ึงในแต่ละชนิดก็จะมีสมบัติและการกาเนิดที่แตกต่างกัน ดังนั้นการจัด จาแนกประเภทพอลิเมอร์จึงสามารถทาได้หลายวิธีข้ึนอยู่กับว่าใช้ลักษณะใดเป็นเกณฑ์ในการพิจารณา เราสามารถ จาแนกประเภทพอลเิ มอร์ได้ โดยอาศัยลักษณะต่าง ๆ ดังต่อไปน้ี 1. พจิ ารณาตามแหลง่ กาเนดิ เปน็ วิธีการพจิ ารณาโดยดูจากวธิ ีการกาเนิดของพอลิเมอร์ชนิดนั้น ซ่ึงจะสามารถจาแนกพอลิเมอร์ได้เป็น 2 ประเภท คือ พอลเิ มอรธ์ รรมชาติ และพอลิเมอร์สังเคราะห์ 1) พอลิเมอร์ธรรมชาติ (Natural Polymers) เป็นพอลิเมอรท์ เี่ กิดขน้ึ เองตามธรรมชาติ สามารถพบได้ในส่ิงมีชีวิตทุก ชนิด โดยพอลิเมอร์ธรรมชาติเหล่าน้ีเป็นส่ิงที่ส่ิงมีชีวิตผลิตข้ึนโดยอาศัยกระบวนการทางเคมีต่าง ๆ ที่เกิดข้ึนภายใน เซลล์ และมีการเก็บสะสมไวใ้ ช้ประโยชน์ตามสว่ นต่าง ๆ ดังนั้นพอลิเมอร์ธรรมชาติจึงมีความแตกต่างกันไปตามชนิด ของสิ่งมีชีวิตและตาแหน่งท่ีพบในสิ่งมีชีวิต ตัวอย่างพอลิเมอร์ธรรมชาติ ได้แก่ เส้นใยพืช เซลลูโลส และไคติน เป็น ตน้

2) พอลิเมอรส์ ังเคราะห์ (Synthetic Polymers) เกดิ จากการสงั เคราะห์ขึ้นโดยมนุษย์ ด้วยวิธีการนาสารมอนอเมอร์ จานวนมากมาทาปฏิกิริยาเคมีภายใต้สภาวะที่เหมาะสม ทาให้มอนอเมอร์เหล่านั้นเกิดพันธะโคเวเลนต์ต่อกัน กลายเป็นโมเลกุล พอลิเมอร์ โดยสารมอนอเมอร์ท่ีมักใช้เป็นสารต้ังต้นในกระบวนการสังเคราะห์พอลิเมอร์คือ สาร ไฮโดรคาร์บอนท่ีเป็นผลพลอยได้จากการกล่ันน้ามันดิบและการแยกแก๊สธรรมชาติ เช่น เอททีลีน สไตรีน โพรพิลีน ไวนลิ คลอไรด์ เป็นตน้ ภาพท่ี 1.3 พอลิเมอรส์ ังเคราะห์ ที่มา : http://www.vcharkarn.com

2. พจิ ารณาตามมอนอเมอร์ท่ีเป็นองค์ประกอบ เปน็ วิธีการพิจารณาโดยดูจากลักษณะมอนอเมอร์ ท่ีเขา้ มาสร้างพนั ธะรว่ มกนั โดยจะสามารถจาแนกไดเ้ ปน็ 2 ประเภท คือ 1) โฮโมพอลิเมอร์ (Homopolymer) คอื พอลเิ มอรท์ ี่เกิดจาก มอนอเมอร์ ชนดิ เดยี วกนั ทง้ั หมด เช่น แปูง พอลิเอทลิ นี และพวี ีซี เป็นตน้ ภาพท่ี 1.4 แสดงโมเลกุลของโฮโมพอลิเมอร์ ท่มี า : https://th.wikipedia.org/wiki/ 2) โคพอลเิ มอร์ (Copolymer) คอื พอลเิ มอร์ที่เกดิ จากมอนอเมอร์มากกวา่ 1 ชนดิ ขน้ึ ไป เช่น โปรตนี ซึง่ เกดิ จาก กรดอะมิโนที่มลี ักษณะต่าง ๆ มาเชื่อมต่อกนั พอลเิ อไมดแ์ ละพอลเิ อสเทอร์ เปน็ ต้น ภาพท่ี 1.5 แสดงโมเลกลุ ของโคพอลิเมอร์ ทม่ี า : https://th.wikipedia.org/wiki/ 3. พจิ ารณาตามลักษณะการใช้งานไดเ้ ปน็ 4 ประเภท ได้แก่ 1) อลิ าสโตเมอร์ (Elastomer) หรือพอลเิ มอรป์ ระเภทยาง อาจเป็น พอลิเมอร์ธรรมชาติ หรือพอลิเมอรส์ ังเคราะห์ ท่ีมสี มบตั ิยดื หย่นุ เกดิ จากลกั ษณะโครงสร้างโมเลกลุ มลี กั ษณะม้วนขดไปมา และบิดเปน็ เกลียว สามารถยดื ตัวได้เม่ือมีแรงดึง หดกลบั ไดเ้ ม่อื ลดแรงดึง และสามารถเกิด การยดื ตัวหดตัวซ้าไป ซา้ มาได้ เชน่ ยางรถยนต์ เป็นต้น

ภาพท่ี 1.6 อลิ าสโตเมอร์ 2) เส้นใย (Fabric) คือ พอลิเมอร์ท่ีประกอบด้วยโมเลกุลขนาดยาว ลักษณะโครงสร้างมีความเหนียวและยืดหยุ่น สามารถนามาปั่นเป็นเส้นยาวได้ เมื่อนามาสานจะได้ผลิตภัณฑ์ท่ีมีความคงตัว เหมาะสาหรับนาไปใช้เป็น เครื่องนุ่งห่ม สามารถนาไปซักรีดได้ โดยไม่เสียรูป หรือเสื่อมคุณภาพ โดยเส้นใยนั้นมีท้ังท่ีเกิดข้ึนเองตามธรรมชาติ และไดจ้ ากการสงั เคราะห์ ภาพท่ี 1.7 เส้นใย ท่มี า : http://santext.igetweb.com 3) พลาสติก (Plastic) คือ พอลิเมอร์กลุ่มใหญ่กว่าพอลิเมอร์ประเภทอ่ืน ๆ เป็นพอลิเมอร์ที่ได้จากการสังเคราะห์ขึ้น โดยทั่วไปจะมีลักษณะอ่อนตัวได้เม่ือได้รับความร้อน ทาให้สามารถนาไปหล่อหรือข้ึนรูปเป็นรูปต่าง ๆ ได้ มีสมบัติ ระหวา่ งเส้นใยกบั อิลาสโตเมอร์ พลาสติกอาจจาแนกไดเ้ ปน็ พลาสตกิ ยืดหยุน่ และพลาสติกแข็ง ภาพท่ี 1.8 พลาสติก ทมี่ า : http://www.kanchanapisek.or.th

4) วัสดุเคลือบผิว (Coating Materials) คือ พอลิเมอร์ที่ใช้ในการปูองกัน ตกแต่งผิวหน้าของวัสดุรวมถึงพอลิเมอร์ ขนาดเล็กท่ใี ห้สี ใชย้ ้อมผ้าใหม้ ีสีต่าง ๆ พอลเิ มอรก์ นั น้าบางชนิดเคลือบเหล็กไม่ให้เกิดสนิม นอกจากนี้ ยังรวมถึงกาว กาวลาเทกซ์ และกาวพอลิเมอร์ ชนดิ ตา่ ง ๆ ภาพที่ 9 วสั ดเุ คลอื บผิว 2.3 วสั ดุประเภทเซรามิกส์ เซรามกิ ส์ มีรากศพั ทม์ าจากภาษากรีกว่า “เครามอส (Keramos)” หมายถึงวัตถุท่ีผ่านการเผา ดังนั้นผลิตภัณฑ์เซรา มกิ ส์จึงครอบคลุมผลิตภณั ฑ์ตา่ ง ๆ ทใ่ี ช้ความร้อน ในกระบวนการผลิต ปัจจบุ นั เซรามิกส์ หมายถึง ผลติ ภณั ฑ์ทที่ าจากวัตถุดิบในธรรมชาติ เช่น ดิน หิน ทราย และแร่ ธาตุต่าง ๆ นามาผสมกัน ทาเป็นส่ิงประดิษฐ์แล้วเผาเพื่อเปล่ียนเน้ือวัสดุให้มีความแข็งแรงและคงรูปอยู่ได้ เช่น อิฐ ถว้ ยชาม แกว้ แจกัน เป็นต้น วัสดุประเภทเซรามิกส์ ส่วนใหญ่ใช้วัตถุดิบอยู่ 2 กลุ่มใหญ่ ๆ คือ วัตถุดิบหลัก เช่น ดิน เฟลด์สปาร์ อวอตซ์ และ วัตถุดิบรอง ซึ่งเป็นวัตถุดิบช่วยเสริมให้ผลิตภัณฑ์ท่ีได้มีคุณภาพสูงข้ึน เช่น ดิกไคซ์ โดโลไมต์ และสารประกอบ ออกไซด์บางชนิด ดิน (Clays) เป็นวัตถุดิบสาคัญในการผลิตเซรามิกส์หลายประเภท โดยเฉพาะผลิตภัณฑ์ที่ใช้เป็นภาชนะใส่อาหาร เครื่องสุขภัณฑ์ กระเบื้อง เป็นต้น ถ้าแบ่งดินตามลักษณะทางกายภาพอาจจาแนกได้เป็นดินขาว (Chaina clays) และดินเหนยี ว (Ball clays)เฟลดส์ ปาร์ (Feldspar) หรอื หินฟันม้า เปน็ สารประกอบ อะลูมิโนซิลิเกต (Al3O5Si) ใช้ผสมกับดิน เพ่ือช่วยให้ส่วนผสมหลอมตัวท่ีอุณหภูมิต่า และทาให้ผลิตภัณฑ์มีความ โปร่งแสง ใชผ้ สมในนา้ ยาเคลือบทาใหผ้ ลติ ภณั ฑม์ ีความแวววาว ในอุตสาหกรรมแก้ว เมื่อเฟลด์สปาร์หลอมตัวกับแก้ วจะทาใหแ้ ก้วมคี วามเหนยี ว คงทนต่อการกระแทก และ

ทนตอ่ ความร้อนเฉยี บพลนั ควอตซ์ (Quartz) หรอื หินเขีย้ วหนุมาน เป็นสารประกอบออกไซด์ของซิลิคอนไดออกไซค์ (SiO2) หรือที่เรียกว่า ซิลิ กา ส่วนมากมีลกั ษณะใสไมม่ สี ี แตถ่ า้ มมี ลทิน เจือปนจะทาให้เกิดสีตา่ ง ๆ ควอตซ์ ทาหนา้ ท่เี ป็นโครงสร้างของผลิตภัณฑ์เซรามิกส์ ช่วยให้เกิดความแข็งแรง ไม่โค้ง งอ ทาใหผ้ ลติ ภัณฑ์ท้ังกอ่ นเผาและหลังเผาหดตัวนอ้ ย แรโ่ ดโลไมต์ (Dolomite) หรือหินตะกอนทมี่ ีองค์ประกอบหลัก คอื แคลเซียมแมกนีเซียมคาร์บอเนต (CaMg(CO3)2 มลี ักษณะคลา้ ยหนิ ปนู ใช้ผสมกบั เนือ้ ดินเพื่อลดจดุ หลอมเหลวของวัตถุดบิ และใชผ้ สมในนา้ ยาเคลอื บ สารประกอบออกไซด์ เป็นสารที่ใช้เติมเพื่อให้ผลิตภัณฑ์มีสมบัติและคุณภาพตามที่ต้องการ เช่น มีสมบัติทนไฟ มี สมบัติโปรง่ แสงทบึ แสง นอกจากน้ียังมีวัตถุดิบอ่ืนๆ เช่น ดิกไคต์ ซ่ึงมีองค์ประกอบเหมือนดิน แต่มีโครงสร้างผลึกและสัดส่วนของ องค์ประกอบต่างกัน ปริมาณอะลูมินาท่ีองค์ประกอบมีผลต่อสมบัติของผลิตภัณฑ์ถ้าอะลูมินาเป็นองค์ประกอบร้อย ละ 28 – 32 โดยมวล จะมลี กั ษณะเป็นหินแข็งเหมาะสาหรับแกะสลักเป็นรูปต่างๆ แต่ถ้าอะลูมินาเป็นองค์ประกอบ ร้อยละ11 –28 โดยมวล เหมาะสาหรับใช้ผลิตวัสดุทนไฟ กระเบ้ืองปูพ้ืนและถ้ามีอะลูมินาเป็นองค์ประกอบ ใน สดั ส่วนทนี่ ้อยกวา่ นจ้ี ะใช้ผสมทาปูนซเี มนต์ขาว เป็นต้น กระบวนการผลิตเซรามกิ ส์แต่ละชนิดประกอบด้วยขน้ั ตอนต่าง ๆ เช่น การเตรยี มวัตถดุ ิบ การขึน้ รูป การตากแห้ง การเผาดิบ การเคลือบ การเผาเคลือบ นอกจากนี้การตกแต่งให้สวยงาม โดยการเขียนลวดลายดว้ ยสหี รือการตดิ รูปลอก ซึง่ สามารถทาไดท้ ้ังกอ่ นและหลังการเคลือบ ภาพท่ี 1.10 วัสดปุ ระเภทวัสดเุ ซรามิกส์ ในชีวติ ประจาวัน ทีม่ า : http://www.hong-pak.com

ใบความร้ทู ่ี 2 เรื่อง สมบตั ิของวสั ดุ การศึกษาและทดสอบสมบัติของวัสดุ มีความสาคัญและมีความจาเป็นต่อ ผู้ปฏิบัติงาน ทั้งในด้าน วิทยาศาสตร์ วิศวกรรม และด้านเทคโนโลยี เพราะแต่ละกลุ่มย่อมต้องมีความรู้ ความเข้าใจในศาสตร์ของวัสดุ เพ่ือ ใช้อธิบายปรากฏการณ์ต่าง ๆ สาหรับการออกแบบ หรือผลิตผลิตภัณฑ์ ตลอดจนการสังเคราะห์วัสดุชนิดใหม่ แต่ การศึกษาสมบัติวัสดุน้ีอาจศึกษาในรายละเอียดที่แตกต่างกัน เช่น หากเป็นการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ของวัสดุ จะ เปน็ การศกึ ษาความสัมพันธ์ที่เกิดข้ึนระหว่างโครงสร้างและสมบัติของวัสดุ การศึกษาทางวิศวกรรมศาสตร์ ของวัสดุ จะเป็นการอาศัยความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างและสมบัติในการออกแบบ เพ่ือสร้างผลิตภัณฑ์ให้ได้ตามต้องการ ดังนน้ั การศกึ ษาสมบตั ิของวสั ดุโดยทัว่ ๆ ไป จาแนกได้ ดังนี้ 1) สมบตั ิทางเคมี (Chemical properties) เป็นสมบัติท่ีสาคัญของวัสดุซ่ึงจะบอกลักษณะเฉพาะตัวที่เก่ียวกับโครงสร้างและองค์ประกอบของธาตุต่าง ๆ ท่ีเป็น วัสดุน้ัน ตามปกติสมบัตินี้จะทราบได้จากการทดลอง ในห้องปฏิบัติการเท่าน้ัน โดยใช้วิธีการวิเคราะห์แบบทาลาย หรือไม่ทาลายตัวอย่าง 2) สมบตั ทิ างกายภาพ (Physical properties) เป็นสมบัติเฉพาะของวัสดุท่ีเกี่ยวกับการเกิดอันตรกิริยา (Interaction) ของวัสดุนั้นกับพลังงานในรูปต่าง ๆ กัน เช่น ลกั ษณะของสี ความหนาแน่น การหลอมเหลว ปรากฏการทีเ่ กิดเก่ียวกับสนามแม่เหล็กหรือสนามไฟฟูา เป็นต้น การ ทดสอบสมบัตินีจ้ ะไม่มกี ารทาให้วัสดุนนั้ เกดิ การเปล่ียนแปลงทางเคมหี รือถกู ทาลาย 3) สมบัติเชิงกล (Mechanical properties) เป็นสมบัติเฉพาะตัวของวัสดุท่ีถูกกระทาด้วยแรง โดยท่ัวไปจะเก่ียวกับการยืดและหดตัวของวัสดุ ความแข็ง ความสามารถในการรบั น้าหนกั ความสึกหรอ และการดดู กลืนพลงั งาน เป็นต้น 4) คณุ สมบัตทิ างความร้อน (Thermal properties) เปน็ การตอบสนองของวัสดุตอ่ ปฏิบตั ิการทางความร้อน เช่น การดดู ซับพลังงานของของแข็งในรูปของความร้อนด้วย การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิและขนาด พลังงาน จะถ่ายเทไปยังบริเวณท่ีมีอุณหภูมิต่ากว่าถ้าวัสดุมีสองบริเวณที่มี อณุ หภมู ติ ่างกนั โดยวัสดุ อาจเกิดการหลอมเหลวในบริเวณท่ีมีอุณหภูมิสูง ความจุความร้อน การขยายตัวจากความ รอ้ นและการนาความร้อนเป็นสมบัติทางความร้อนทสี่ าคญั ของวสั ดขุ องแขง็ ในการนาไปใชง้ าน 3.1 สมบตั วิ ัสดปุ ระเภทโลหะ (Metallic Materials) วัสดพุ วกนเ้ี ป็นสารอนินทรีย์ (Inorganic substances) ท่ีประกอบดว้ ย ธาตุ ทเ่ี ปน็ โลหะเพยี งชนดิ เดียวหรอื หลายชนิดก็ได้ และอโลหะประกอบอยดู่ ้วยกไ็ ด้ ธาตทุ ี่

เป็นโลหะ ได้แก่ เหล็ก ทองแดง อะลูมิเนียม นิกเกิล และไทเทเนียม ธาตุท่ีเป็นอโลหะ ได้แก่ คาร์บอน ไนโตรเจน และออกซิเจน โลหะที่มีโครงสร้างเป็นผลึกซึ่งอะตอมจะมีการจัดเรียงตัวอย่างเป็นระเบียบและเฉพาะ ทาให้โลหะมี สมบัติ ดังน้ี 1. การนาไฟฟาู เป็นตัวนาไฟฟูาได้ดี เพราะมีอิเล็กตรอนเคล่ือนท่ีไปได้ง่ายท่ัวทั้งก้อนของโลหะ แต่โลหะนาไฟฟูาได้น้อยลง เมื่อ อุณหภูมิสูงข้ึน เนื่องจากไอออนบวกมีการส่ันสะเทือนด้วยความถี่และช่วงกว้างที่สูงขึ้นทาให้อิเล็กตรอนเคลื่อนท่ีไม่ สะดวก 2. การนาความรอ้ น โลหะนาความร้อนไดด้ ี เพราะมีอเิ ลก็ ตรอนทเี่ คล่อื นทไี่ ด้ โดยอเิ ลก็ ตรอน ซึ่งอยู่ตรงตาแหน่งที่มีอุณหภูมิสูง จะมีพลังงานจลน์สูง และอิเล็กตรอนที่มีพลังงานจลน์สูงจะเคล่ือนท่ีไปยังส่วนอ่ืน ของโลหะจงึ สามารถถ่ายเทความร้อนให้แกส่ ่วนอ่ืน ๆ ของ แทง่ โลหะที่มีอณุ หภมู ติ ่ากวา่ ได้ 3. ความเหนียว โลหะตีแผ่เป็นแผ่นหรือดึงออกเป็นเส้นได้ เพราะไอออนบวก แต่ละไอออนอยู่ในสภาพเหมือนกัน ๆ กัน และได้รับ แรงดึงดูดจากประจุลบเท่ากันท้ังแท่งโลหะ ไอออนบวกจึงเลื่อนไถลผ่านกันได้โดยไม่หลุดจากกัน เพราะมีกลุ่มขออง อิเลก็ ตรอนทาหนา้ ทคี่ อยยดึ ไอออนบวกเหล่านี้ไว้ 4. ความมันวาว โลหะมีผิวเป็นมันวาว เพราะกลุ่มของอิเล็กตรอนที่เคลื่อนท่ีได้ โดยอิสระจะรับและกระจายแสงออกมา จึงทาให้ โลหะสามารถสะทอ้ นแสงซึ่งเป็นคลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟาู ได้ 5. จดุ หลอมเหลว โลหะมีจุดหลอมเหลวสูง เพราะพันธะในโลหะ เป็นพันธะที่เกิดจากแรงยึดเหนี่ยวระหว่างวาเลนซ์อิเล็กตรอนอิสระ ท้ังหมดในกอ้ นโลหะกบั ไอออนจงึ เป็นพนั ธะ ท่แี ข็งแรงมาก 3.2 สมบตั ิวสั ดพุ อลิเมอร์ ชนิดของสมบัติของพอลิเมอร์แบ่งอย่างกว้างๆได้เป็นหลายหมวดข้ึนกับความละเอียด ในระดับนาโนหรือไมโครเป็น สมบัติท่ีอธิบายลักษณะของสายโดยตรงโดยเฉพาะโครงสร้างของพอลิเมอร์ ในระดับกลาง เป็นสมบัติท่ีอธิบาย สณั ฐานของพอลเิ มอร์เม่ืออย่ใู นท่ีวา่ ง ในระดับกว้างเปน็ การอธิบายพฤติกรรมโดยรวมของพอลิเมอร์ ซึ่งเป็นสมบัติใน ระดับการใช้งาน

1. จุดหลอมเหลว จุดหลอมเหลวที่ใช้กับพอลิเมอรไ์ มใ่ ช่การเปลี่ยนสถานะ จากของแข็งเปน็ ของเหลวแต่เป็นการเปล่ียนจากรูปผลึกหรือ กงึ่ ผลึกมาเป็นรูปของแข็ง บางครัง้ เรยี กว่าจุดหลอมเหลวผลึก ในกลุ่มของพอลิเมอร์สังเคราะห์จุดหลอมเหลวผลึกยัง เป็นที่ ถกเถียงในกรณีของเทอร์โมพลาสติกเชน่ เทอร์โมเซตพอลิเมอร์ ทส่ี ลายตัวในอณุ หภูมิสงู มากกวา่ จะหลอมเหลว 2. พฤติกรรมการผสม โดยท่ัวไปส่วนผสมของพอลิเมอร์มีการผสมกันได้น้อยกว่า การผสมของโมเลกุลเล็กๆผลกระทบน้ีเป็นผลจา กแรง ขับเคลื่อนสาหรับการผสมท่ีเป็นแบบระบบปิด ไม่ใช่แบบใช้พลังงาน หรืออีกอย่างหนึ่ง วัสดุท่ีผสมกันได้ท่ีเกิดเป็น สารละลายไม่ใช่เพราะปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลท่ีชอบทาปฏิกิริยากัน แต่เป็นเพราะการเพ่ิมค่าเอนโทรปี้และ พลังงานอิสระท่ีเก่ียวข้องกับ การเพ่ิมปริมาตรที่ใช้งานได้ของแต่ละส่วนประกอบ การเพ่ิมขึ้นในระดับเอนโทรปี้ ขนึ้ กบั จานวนของอนุภาคที่นามาผสมกัน 3. การแตกก่งิ การแตกก่ิง ของสายพอลิเมอร์มีผลกระทบต่อสมบัติทั้งหมดของพอลิเมอร์ สายยาวที่แตกก่ิงจะเพิ่มความเหนียว เน่ืองจากการเพิ่มจานวนของความซับซ้อนต่อสาย ความยาวอย่างสุ่ม และสายสั้นจะลดแรงภายในพอลิเมอร์เพราะ การรบกวนการจัดตัวโซ่ข้างส้ัน ๆ ลดความเป็นผลึกเพราะรบกวนโครงสร้างผลึก การลดความเป็นผลึกเกี่ยวข้องกับ การเพม่ิ ลกั ษณะโปรง่ ใสแบบกระจกเพราะแสงผา่ นบริเวณทีเ่ ปน็ ผลกึ ขนาดเล็ก 4. การนาความรอ้ น การนาความร้อนของพอลิเมอร์ ส่วนใหญ่มีค่าต่า ด้วยเหตุนี้วัสดุพอลิเมอร์จึงถูกนามาใช้เป็นฉนวนทางความร้อน เนื่องจากคา่ การนาความรอ้ นตา่ เช่นเดยี วกบั วสั ดุ เซรามิกส์ โดยสมบตั คิ วามเป็นฉนวนของพอลเิ มอรจ์ ะสงู ขน้ึ จากโครงสร้างที่มลี กั ษณะเปน็ รอู ากาศเล็ก ๆ ที่เกิดจากกระบวนการเกิด polymerization เช่น โฟมพอลีไสตรีนหรือที่เรียกว่า Styrofoam ซ่ึงมัก ถูกนามาใช้เปน็ ฉนวนกันความร้อน 3.3 สมบัตวิ ัสดุเซรามิกส์ วัสดุเซรามิกส์ เป็นสารอนินทรีย์ที่ประกอบด้วยธาตุที่เป็นโลหะและธาตุท่ีเป็นอโลหะรวมตัวกันด้วยพันธะเคมี ท่ียึด จับตวั กันจากการผ่านกระบวนการผลิตที่อุณหภูมิสูง วัสดุเซรามิกส์มีโครงสร้างเป็นได้ทั้งแบบมีรูปร่างผลึก และไม่มี รปู ร่างผลกึ หรอื เป็นของผสมของท้ังสองแบบ 1. การนาความร้อน การนาความร้อนของเซรามิกส์ จะเป็นฉนวนความร้อนมากขึ้นตามจานวนอิเล็กตรอนอิสระที่ลดลง ค่าการนาความ ร้อนของวัสดเุ ซรามกิ อยู่ในช่วงประมาณ 2 ถงึ 50 วตั ต์ต่อเมตรเคลวิน เมื่ออุณหภูมิสูงข้ึนการกระเจิงจากการสั่นของ ผลึกจะมากขึ้น ทาให้การนาความร้อนของวัสดุเซรามิกส์ลดลง แต่ค่าการนาความร้อนจะกลับเพิ่มข้ึนอีกครั้งที่ อุณหภูมิสูง ท้ังนี้ เน่ืองจากการถ่ายเทความร้อนของรังสีอินฟราเรด จานวนหนึ่งจะสามารถทาให้ความร้อนถ่ายเท ผ่านวัสดุเซรามิกส์โปร่งใสได้ โดยประสิทธิภาพการนาความร้อนของกระบวนการน้ีจะเพิ่มข้ึนตามอุณหภูมิที่สูงข้ึน สมบัติด้านการเป็นฉนวนควบคู่ไปกับการทนความร้อนสูง ๆ และทนต่อการขัดสี ทาให้เซรามิกส์หลายชนิดสามารถ

นาไปใช้บุผนังเตาเผาที่อุณหภูมิสูงเพ่ือหลอมโลหะ เช่น เตาหลอมเหล็กกล้า การนาเซรามิกส์ไปใช้งานทางอวกาศ นับว่ามีความสาคัญมาก คือ ใช้กระเบื้องเซรามิกส์บุผนังกระสวยอวกาศ (space shuttle) วัสดุเซรามิกส์เหล่านี้ ช่วยกันความร้อนไม่ให้ผ่านเข้าไปถึงโครงสร้างอะลูมิเนียมภายในกระสวยอวกาศเมื่อขณะบินออก และกลับเข้า สู่ บรรยากาศของโลกซ่ึงมอี ุณหภมู สิ ูงถึง 800 องศาเซลเซียส 2. ความเหนยี วของเซรามกิ ส์ เนือ่ งจากพนั ธะที่เกดิ ขนึ้ ภายในโครงสรา้ งของเซรามกิ เปน็ พันธะแบบ ไอออนกิ – โคเวเลนต์ ดงั นนั้ วสั ดุเซรามิกส์จะมคี วามเหนียว (toughness) ทต่ี ่า มงี านวิจัยมากมายท่ีพยายามค้นคว้า เพื่อ ปรับปรุง ความเหนียวของเซรามิกส์ อาทิเช่น การทาอัดด้วยความร้อน (hot pressing) และเติม สารเคมีบาง ชนิดเพ่ือให้เกิดพันธะขึ้น การทดสอบความต้านทานต่อการขยายตัวของรอยแตก (fracture – toughness tests) กบั วสั ดุเซรามกิ สเ์ พือ่ หาคา่ ความสามารถกระทาไดเ้ ช่นเดียวกับในโลหะ

ใบความร้ทู ี่ 3 เรื่อง การใชป้ ระโยชน์และผลกระทบจากวัสดุ การใชป้ ระโยชนจ์ ากวสั ดุ มนษุ ยม์ ีความผูกพันกับวัสดุศาสตร์มาเปน็ เวลาช้านาน หรืออาจกล่าวได้ว่า“วัสดุศาสตร์อยู่รอบตัวเรา” ซ่ึงวัตถุต่างๆ ล้วนประกอบขึ้นจากวัสดุ โดยเราสามารถพัฒนาสมบัติของวัสดุให้สามารถใช้งานในด้านต่าง ๆ ในชีวิตประจาวัน สามารถจาแนกได้เป็น 3 ประเภท ไดแ้ ก่ โลหะ พอลเิ มอร์ และเซรามกิ ส์ 1.1 วสั ดปุ ระเภทโลหะ โลหะท่นี ยิ มนามาใชใ้ นงานอตุ สาหกรรมสามารถแบ่งเป็นกลมุ่ ใหญ่ ๆ 3 ประเภท ไดแ้ ก่ 1) โลหะจาพวกเหล็ก (Ferrous metal) เป็นโลหะที่มีแหล่งท่ีมาจากสินแร่เหล็ก ซึ่งเป็นแร่มีปริมาณมากบน พน้ื ผิวโลกและมีการนามาใช้ประโยชน์คดิ เป็นปรมิ าณมากทสี่ ดุ 2) โลหะนอกกลมุ่ เหลก็ (Nonferrous metal) สามารถแบง่ เป็นประเภท ย่อย ๆ ได้ 3 ชนดิ คอื กล่มุ โลหะพ้นื ฐาน เปน็ โลหะท่ีมีแหล่งกาเนิดเป็นแร่ประเภทออกไซด์หรือซัลไฟด์ซ่ึงมีกระบวน ถลงุ เอาโลหะออกมาได้ง่าย เช่น ทองแดง ตะก่วั สงั กะสี ดบี กุ พลวง เป็นต้น กลุ่มโลหะหนัก เป็นโลหะท่ีมีความหนาแน่นสูงกว่า 5 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร เช่น แทนทาลัม ไทเทเนียม แคดเมียม ปรอท โครเมยี ม แมงกานีส นกิ เกิล เปน็ ตน้ และกลุ่มโลหะเบา ซ่ึงเป็นโลหะท่ีมีความหนาแน่น น้อยกวา่ 5 กรมั ตอ่ ลูกบาศก์เซนตเิ มตร เช่น อะลูมเิ นียม แมกนีเซยี ม เบรลิ เลยี ม เปน็ ต้น 3) โลหะมีค่า (Precious metal) เป็นโลหะที่มีสีสันสวยงามและคงทน จึงนิยมใช้ทาเป็นเครื่องประดับ เช่น ทองคา เงิน และแพลทินัม นอกจากน้โี ลหะมคี า่ ยงั มคี วามสาคัญ ในด้านทนุ สารองเงินตราระหว่างประเทศ เน่อื งจากมูลคา่ ของโลหะประเภทนี้ มีแนวโน้มเพ่มิ ขนึ้ อย่างต่อเน่ือง เนอ่ื งดว้ ยโลหะมคี ณุ สมบัติท่ีดีมากมายหลายประการจึงทาใหค้ วามตอ้ งการใชโ้ ลหะมเี พิ่มมากข้ึนมาโดย ตลอด ดงั จะเหน็ ได้จากปัจจุบันทีโ่ ลหะเขา้ มาเป็นสว่ นหนง่ึ ในชวี ิตประจาวนั ของมนุษยจ์ นขาดไมไ่ ด้ ท้ัง เครือ่ งใช้ครัวเรือน ภาชนะบรรจุภณั ฑ์ เครื่องประดบั เฟอรน์ ิเจอร์ อปุ กรณ์ไฟฟูาอิเล็กทรอนกิ ส์ ยานพาหนะ ส่งิ กอ่ สร้าง ผลงานศิลปะ หรอื แมก้ ระทั่งอาวธุ ยุทโธปกรณ์ กล็ ้วนแตท่ าข้นึ ด้วยมโี ลหะเปน็ ส่วนประกอบท้งั สนิ้ โลหะสามารถนามาใช้ประโยชนท์ ้ังในรูปของโลหะบริสุทธิ์ โลหะผสมประเภทต่างๆ และสารประกอบโลหะ การใช้ประโยชนข์ องโลหะชนิดต่าง ๆ

1. เหลก็ เหลก็ เปน็ แรธ่ าตโุ ลหะที่มีอยบู่ นพน้ื ผวิ โลกมากทสี่ ดุ เป็นอันดับสองรองจากอะลูมิเนียม มนุษย์ได้คิดค้นวิธีการถลุงแร่ เหล็กมาเป็นเวลานานกว่า 3,500 ปี โดยในยุคเร่ิมแรกได้นามาใช้เพื่อการสงคราม และด้วยคุณสมบัติท่ีดีหลาย ประการโดยเฉพาะดา้ นความแขง็ แรงสงู และมรี าคาถกู ทาให้ปจั จุบนั เหลก็ นบั เปน็ โลหะท่มี ีการนามาใช้ประโยชน์มาก ที่สุดในโลก โดยมีปริมาณการผลิตเหล็กคิดเป็นร้อยละ 95 ของปริมาณการผลิตโลหะทั้งหมด สาหรับทา ง อตุ สาหกรรมมีการนาเหล็กมาใชอ้ ย่างแพร่หลายในรปู ของเหลก็ หล่อ (Cast iron) และเหลก็ กล้า (Steel) การใชป้ ระโยชน์ของโลหะเหลก็ เหล็กมีการนาไปใช้ประโยชน์มากมายนับต้ังแต่การใช้เป็นวัสดุสาหรับงานก่อสร้างต่างๆ เช่น โครงสร้างอาคาร เสา คาน หลังคา สะพาน เสาไฟฟูาแรงสูง เป็นต้น ในอุตสาหกรรมคมนาคมขนส่งก็มีการใช้เหล็กเป็นวัสดุสาหรับผลิต ยานพาหนะต่างๆ เช่น รถยนต์ รถบรรทุก รถไฟ เรือเดินสมุทร และเครื่องบิน นอกจากนี้ของใช้ต่างๆ ใน ชวี ติ ประจาวันของเรากล็ ้วนมสี ว่ นประกอบท่ที าจากเหลก็ ทั้งสนิ้ ไมว่ า่ จะเป็นต้เู ยน็ เครอ่ื งปรบั อากาศ พดั ลม นาฬกิ า เครอ่ื งซกั ผา้ หมอ้ หงุ ขา้ ว กระทะ เตาแก๊ส ถงั แกส๊ เตารีด โต๊ะ เก้าอี้ มงุ้ ลวด ทอ่ น้า ชอ้ น ส้อม มดี ฯลฯ 2. ดีบกุ ดีบุกเป็นโลหะสีขาวซ่ึงมีการนามาใช้ประโยชน์เป็นเวลานานแล้ว เน่ืองจากดีบุกสามารถผสมเป็นเน้ือเดียวกับ ทองแดงได้ดี การใช้งานในช่วงแรกจึงเป็นการผลิตโลหะผสมระหว่างดีบุกกับทองแดงหรือท่ีเรียกว่า โลหะสัมริด (Bronze) ซงึ่ มีการใช้ค้นพบมาต้ังแต่ประมาณ 3,500 ปีก่อนคริสตกาล ดีบุกจัดเป็นโลหะท่ีมีลักษณะเด่นคือ มีความ อ่อนตัวสูง มคี วามต้านทานต่อการกดั กรอ่ นสงู และมีคุณสมบัติดา้ นหล่อล่นื ดี การใช้ประโยชน์ของโลหะดีบกุ โลหะดีบุกเป็นโลหะอ่อนจึงไม่ใช้ดีบุกในการผลิตชิ้นส่วนจักรกล แต่ด้วยคุณสมบัติเด่นที่มีความทนทานต่อการกัด กร่อนของกรดและสารละลายต่าง ๆ ทนต่อการเป็นสนิม มีความเงางาม สวยงาม และไม่ก่อให้เกิดสารพิษที่เป็น อันตรายต่อร่างกาย จึงนิยมใช้ในการเคลือบแผ่นเหล็กเพ่ือผลิตเป็นภาชนะบรรจุอาหารและเคร่ืองดื่ม ดีบุกเมื่อรีด เปน็ แผน่ บาง ๆ สามารถนาไปใช้หอ่ สิง่ ของต่าง ๆ เพื่อปูองกันความชน้ื ไดด้ ี นอกจากนี้โลหะดีบุกยังมีคุณสมบัติในการ ผสมเป็น เน้ือเดียวกับโลหะอื่นได้ดี จึงสามารถผลิตเป็นโลหะดีบุกผสมที่มีคุณสมบัติเหมาะสมกับการใช้งานได้อย่าง กว้างขวาง เช่น โลหะดีบุกผสมตะก่ัว พลวง หรือสังกะสี ท่ีใช้ในการผลิตโลหะบัดกรีสาหรับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ เครื่องใช้ไฟฟูา และคอมพิวเตอร์ โลหะดีบุกผสมตะก่ัวเพื่อใช้ผลิตหม้อน้ารถยนต์และชิ้นส่วนยานยนต์ โลหะดีบุก ผสมทองแดงที่ใช้ในการผลิตทองสัมฤทธิ์เพ่ือทาระัังและศิลปะวัตถุต่าง ๆ โลหะดีบุกผสมเงิน ทองแดง และปรอท ใช้สาหรบั อดุ ฟนั และงานทันตกรรม นอกจากน้ยี ังใช้ทาโลหะดีบุกผสมทองแดงและพลวงหรือท่ี เรียกว่า พิวเตอร์ (Pewter) ซ่ึง นิยมนาไปผลิตเป็นเคร่ืองใช้ เครื่องประดับตกแต่ง ของที่ระลึก ตลอดจนการชุบเคลือบต่าง ๆ อีกด้วย โลหะดีบุกท่ี สาคัญอีกชนิดหนงึ่ ที่ใชท้ าเปน็ โลหะแบร่ิง มีช่ือว่า Babbit เป็นโลหะท่ีประกอบด้วย ดีบุก พลวง ทองแดง และอาจมี ตะก่ัวผสมอีกเล็กน้อย โลหะผสมชนิดน้ีมีโครงสร้างพ้ืนฐานที่อ่อนและมีสัมประสิทธ์ิความฝืดต่าทาให้เหมาะท่ีจะใช้ เป็นโลหะแบร่งิ

3. ตะกัว่ ตะกัว่ เปน็ ท่ีร้จู กั มานานตงั้ แต่ 3,500 ปกี ่อนครสิ ตกาล ในอียปิ ตส์ มัยโบราณมีการใช้แร่ตะก่ัวเป็นเคร่ืองสาอางสาหรับ ทาตา โลหะตะก่วั ก็นบั เปน็ โลหะชนิดหนงึ่ ท่ีมกี ารใช้มานานที่สุด การค้นพบโลหะตะก่ัวเกิดขึ้นโดยบังเอิญ โดยขณะที่ มีการก่อกองไฟบนแร่ทม่ี สี ่วนผสม ของตะกวั่ ได้เกดิ มีโลหะตะก่ัวหลอมเหลวไหลออกมาบริเวณกองไฟนัน้ เนอื่ งจากตะกวั่ มี จดุ หลอมเหลวตา่ จึงสามารถสกดั เอาโลหะออกจากแรไ่ ดโ้ ดยงา่ ยดว้ ยอณุ หภมู ทิ ี่ไมส่ งู นัก ชาวโรมนั โบราณเร่มิ นาโลหะตะกวั่ มาใช้อยา่ งจริงจังสาหรบั ผลิตเป็นภาชนะและทอ่ น้า ซง่ึ ยงั คงหลักฐานอยู่จนกระท่ัง ปัจจุบัน นับจากน้ันก็ได้มีการใช้ประโยชน์จากโลหะตะก่ัวอย่างแพร่หลายจนจัดเป็นโลหะที่มีการใช้มากที่สุดเป็น อันดบั ห้ารองจาก เหล็ก อะลูมเิ นียม ทองแดง และสงั กะสี การใชป้ ระโยชน์ของโลหะตะกัว่ โลหะตะกว่ั เปน็ มีคุณสมบตั ิเด่นคอื มหี ลอมเหลวต่า มีความหนาแน่นสงู มคี วาม อ่อนตัวสงู ความแข็งแรงอยู่ในเกณฑ์ ตา่ มคี ุณสมบตั หิ ล่อล่นื และต้านทานการกดั กร่อนได้ดี การใชป้ ระโยชน์โลหะตะกั่วส่วนใหญ่จะใช้ในอุตสาหกรรมทา แบตเตอรีร่ ถยนต์ ใช้เป็นสารประกอบตะกั่วสาหรับผสมทาสี ใช้ทาลกู กระสนุ และยุทธภัณฑ์ ใช้ทาฉากกั้นเพ่ือปูองกัน รังสีต่าง ๆ เช่น รังสีเอ็กซ์ รังสีเบต้า รังสีแกมมา เป็นต้น นอกจากน้ียังใช้เป็นธาตุผสมกับโลหะทองแดงและเหล็ก เพ่ือเพ่ิมคุณสมบัติด้านการกลึงหรือตัด ซ่ึงการนาตะก่ัวไปใช้ประโยชน์ในด้านต่าง ๆ ท้ังสภาพโลหะและสารเคมีท่ี สาคัญ มีดงั นี้ 1) แบตเตอร่ี โลหะตะกั่วใชม้ ากทสี่ ดุ ในการผลติ แบตเตอรี่ ซ่ึงประกอบด้วย แผน่ ขว้ั และห่วงยึดแบตเตอรี่ แบตเตอรท่ี ีใ่ ชใ้ นรถยนต์จะมตี ะกัว่ ประมาณ 9 - 12 กิโลกรัม 2) เปลือกเคเบิล ใช้ตะก่วั หุ้มสายเคเบลิ ไฟฟาู และสือ่ สารที่อยู่ใต้ดินและใต้น้า เพ่ือปูองกันความเสียหายจากความช้ืน และการกัดแทะของหนู ซึ่งชว่ ยใหไ้ มเ่ กิดการขัดข้องในระบบไฟฟูาและการสอื่ สาร 3) ตะก่ัวแผ่น เน่ืองจากตะก่ัวมีคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อน จึงใช้ตะกั่วแผ่นเป็นวัสดุก่อสร้างที่สาคัญใน อตุ สาหกรรมเคมี และการก่อสร้างอาคาร แผ่นกั้นรังสีต่าง ๆ รวมท้ังการใช้ตะก่ัวแผ่นร่วมกับแอสเบสทอสและเหล็ก สาหรับปูใต้ฐานตึกเพอ่ื ปูองกนั การส่นั สะเทือนและควบคุมเสียงสาหรบั รถไฟใต้ดิน 4) ทอ่ ตะกัว่ เนื่องจากตะกั่วมีคณุ สมบัตติ ้านการกัดกัดกร่อน ดัดงอง่าย และแปรรูปด้วยการอัดรีดง่าย จึงใช้ทาท่อไร้ ตะเขบ็ สาหรบั อตุ สาหกรรมเคมแี ละระบบทอ่ ส่งน้า 5) โลหะบัดกรี จากคุณสมบัติจุดหลอมเหลวต่าและราคาถูก จึงใช้เจือกับดีบุกเป็นโลหะบัดกรี (อัตราส่วนดีบุกต่อ ตะก่วั 60-40 หรือ 70-30) เพื่อเชื่อมชิ้นงานโลหะให้ติดกัน โลหะบัดกรีบางชนิดอาจผสมธาตุอ่ืน เช่น พลวงและเงิน เขา้ ไปเพ่อื เพ่มิ ความแขง็ แกร่งและต้านทานการกดั กร่อน

6) โลหะตัวพิมพ์ท่ีใช้ในอุตสาหกรรมการพิมพ์ เป็นโลหะผสมระหว่างตะก่ัว พลวง และดีบุก โดยตะก่ัวช่วยให้มีจุด หลอมตัวต่าและหล่อได้ง่าย พลวงช่วยเพ่ิมความแข็งแรงต้านทานแรงกดและการสึกหรอ ลดอุณหภูมิหล่อ และลด การหดตวั ตวั พมิ พ์ สาหรับดบี กุ ช่วยใหห้ ล่อไดง้ า่ ย ลดความเปราะ และช่วยให้ตวั พมิ พ์มีลวดลายละเอยี ด 7) โลหะผสมตะกัว่ - ดบี ุก (มดี ีบุก 8-12%) ใชใ้ นการเคลอื บผิวแผน่ เหลก็ เพือ่ เพิ่มความแข็งแรงและต้านทานการกัด กรอ่ น นยิ มใช้ทาถังบรรจุนา้ มนั รถยนต์ อุปกรณก์ รอง และ มุงหลังคา 8) ฟวิ สร์ ะบบตดั ไฟอัตโนมัติ อาศยั คณุ สมบตั ิทีม่ ีจุดหลอมเหลวตา่ จึงทาให้ตะกั่วหลอมละลายเมื่อมีกระแสไฟฟูาไหล ผา่ นมากเกนิ ทกี่ าหนดไว้ในระบบ 9) รงควัตถุ ใชส้ าหรบั เป็นสีสาหรับทาเพ่อื ปอู งกันสนมิ ใหเ้ หลก็ และเหล็กกล้า และใชท้ าสีเคร่อื งหมายบนทางเท้า

ใบความร้ทู ่ี 4 เร่อื ง มลพิษจากการผลิตและการใช้งาน มลพษิ จากการผลติ อุตสาหกรรมการผลิตโลหะ พอลิเมอร์ และเซรามิกสส์ ์ จัดเปน็ อตุ สาหกรรม ขั้นพื้นฐานของประเทศไทยที่มบี ทบาทสาคัญของประเทศ เนอ่ื งจากโลหะ พอลเิ มอร์ และ เซรามิกส์ เปน็ วตั ถุดบิ พน้ื ฐานสาหรับอุตสาหกรรม เช่น อตุ สาหกรรมก่อสร้าง อตุ สาหกรรม ยานยนต์ อตุ สาหกรรมเคร่ืองใช้ไฟฟูา อุตสาหกรรมการผลติ เคร่ืองใชใ้ นครวั เรือน เปน็ ตน้ กระบวนการผลิตของอตุ สาหกรรมเปน็ แหล่งกาเนดิ มลพิษทส่ี าคัญ ทั้งมลพิษ ทางอากาศ กากของเสียและนา้ เสยี ซง่ึ สามารถก่อให้เกิดผลกระทบต่อมนุษย์และส่ิงแวดล้อมได้ หากมีการจัดการไม่ เหมาะสม 2.1 สาเหตุทท่ี าใหเ้ กิดมลพิษจากการผลิต 1) กระบวนการหลอมและเกิดมลพษิ กระบวนการหลอม เป็นการนาวัตถุดิบทั้งในรูปวัสดุใหม่และเศษวัสดุท่ีใช้แล้วมาให้ความร้อนเพ่ือให้หลอมละลาย และทาการปรับปรุงคณุ ภาพด้วยสารต่าง ๆ มลพิษ หลักท่ีเกิดขึน้ ในกระบวนการหลอม คือ ฝุนควนั ไอโลหะ และก๊าซพิษตา่ ง ๆ 2) กระบวนการหล่อและเกดิ มลพษิ กระบวนการหล่อ สามารถทาได้ 2 ลักษณะ คือ การหลอ่ โดยใชเ้ ครือ่ งหล่อแบบตอ่ เน่อื ง และการหล่อในแม่แบบชนิด ตา่ ง ๆ ในการหลอ่ ช้นิ งานในแม่แบบ วสั ดุเหลวจะถกู เทใสใ่ นแมแ่ บบ แลว้ ปลอ่ ย ให้แขง็ ตัวระยะหน่ึง จากน้ันร้ือแบบแยกออกเอาชิ้นงานออกแบบหล่อ แล้วเอาไปทาความสะอาดตกแต่งชิ้นงานให้ได้ คณุ ภาพตามต้องการ มลพษิ หลัก ๆ ทีเ่ กดิ ขนึ้ ในกระบวนการหลอ่ ท้งั สองลกั ษณะจะเกดิ ขึ้น ในระหว่างการหล่อ แต่สาหรับการหล่อโลหะบางชนิดจะเกดิ มลพษิ ในระหวา่ งการทาแม่แบบ ไสแ้ บบและการนาชนิ้ งานออกจากแบบหล่อ ซง่ึ ควรมีการจัดการอย่างเหมาะสมเชน่ เดียวกัน 44

3) กระบวนการหลอ่ และเกิดมลพิษ การรดี มักใช้อตุ สาหกรรมโลหะ เปน็ การนาแทง่ โลหะผา่ นการรีดลดขนาด ที่วางต่อกันหลายชุดจนได้ขนาดตามต้องการ ซึ่งการรีดโลหะมีทั้งการรีดร้อนและรีดเย็นข้ึนอยู่กับผลิตภัณฑ์ท่ี ตอ้ งการ มลพษิ ทเี่ กดิ ขนึ้ โดยทว่ั ไปในกระบวนการรดี ร้อนคือ ฝนุ ควัน ไอโลหะ ก๊าซพิษ และน้าเสีย 4) กระบวนการสนบั สนุนการผลิตและเกดิ มลพษิ ระบบสนับสนุนการผลิตท่ีสาคัญระบบหนึ่งคือ ระบบหล่อเย็น ซ่ึงหากระบบหล่อเย็นเกิดขัดข้อง กระบวนการผลิต บางส่วนอาจหยุดการผลติ ลง ซ่งึ ทาให้เกิดความเสยี หายกับโรงงานได้ มลพิษที่เกิดข้ึนโดยท่ัวไปในกระบวนสนับสนุนการผลิตคือมลพิษทางอากาศ และน้าเสียจากน้าหล่อเย็น ซ่ึงอาจใช้ เพยี งครั้งเดียวแลว้ ระบายทิ้ง 2.2 สาเหตทุ ท่ี าให้เกิดมลพษิ จากการใชง้ าน 1) จานวนประชากรท่ีเพิ่มมากขึ้น เมื่อมีประชากรเพ่ิมมากข้ึน ความต้องการด้านต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับวิถีการดาเนิน ชีวิตประจาวัน กม็ ากขึน้ ไม่วา่ จะอยู่ในรูปของสนิ ค้า เครือ่ งใช้ไฟฟูา เครื่องใชใ้ นครัวเรือน ดังนั้น จานวนวัสดุที่ใช้แล้ว จึงเพมิ่ ทวคี ณู มากขึ้นเรื่อย ๆ 2) คนท่วั ไปไม่มีความรู้ ความเขา้ ใจ ในการจดั การกับเศษวัสดุที่ใชแ้ ล้ว สว่ นใหญม่ กั จดั การกับเศษวสั ดดุ ้วยวิธกี ารเผาซึง่ เป็นสาเหตุให้เกิดมลพษิ ทางอากาศ 3) ความมักง่ายและขาดจิตสานึก ไม่คานึงถึงผลเสียท่ีจะเกิดขึ้น เช่น การท้ิงเศษวัสดุใช้แล้วลงแม่น้าลาคลอง เป็น สาเหตใุ ห้เกิดน้าเสีย 4) การผลิตหรือใช้สิ่งของมากเกินความจาเป็น เช่น การผลิตสินค้าที่มีกระดาษหรือพลาสติกหุ้มหลายช้ัน การซ้ือ สนิ ค้าโดยหอ่ แยกและใส่ถุงพลาสติกหลายถงุ ทาใหเ้ ศษวสั ดใุ ชแ้ ล้วมีปริมาณมากข้ึน

ใบความรู้ที่ 5 เรอ่ื ง ผลกระทบต่อส่ิงมชี วี ิตและสงิ่ แวดล้อม ในปัจจุบันเทคโนโลยีได้เข้ามามีบทบาทและ ความจาเป็นต่อการดารงชีวิตของมนุษย์เป็นอย่างมาก ทั้ง ภายในบ้าน และภายนอกบา้ น เพ่ืออานวยความสะดวกสบาย ในชีวติ ประจาวนั เชน่ การทางานบ้าน การคมนาคม การส่ือสาร การแพทย์ การเกษตร และ การอุตสาหกรรม เป็นต้น ซึ่งความเจริญก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีช่วยพัฒนาให้เกิดประโยชน์สูงสุดแก่ มนษุ ย์ อยา่ งไรก็ตาม แมเ้ ทคโนโลยีจะเขา้ มามีบทบาทต่อมนุษย์ แต่ หลายคร้งั เทคโนโลยีเหลา่ นั้นกส็ ง่ ผลกระทบตอ่ ชวี ิตและส่ิงแวดลอ้ มในด้านตา่ ง ๆ ได้แก่ 3.1 ด้านสุขภาพ มลพิษในอากาศ (air pollution) หมายถึง ภาวะของอากาศที่มีสารมลพิษเจือปนอยู่ในปริมาณ และเป็นระยะเวลา ทีจ่ ะทาใหเ้ กดิ ผลเสียต่อสขุ ภาพอนามัยของมนษุ ย์ สารมลพิษดงั กล่าว อาจเกิดขน้ึ เองตามธรรมชาติ หรอื เกดิ จากการกระทาของมนุษย์ อาจอยู่ ในรูปของก๊าซ หยดของเหลว หรืออนุภาคของแข็งก็ได้ สารมลพิษในอากาศที่สาคัญ และมีผลกระทบต่อสุขภาพ อนามัย ได้แก่ ฝุนละออง สารตะก่ัว ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ก๊าซออกไซด์ของไนโตรเจน กา๊ ซโอโซน และสารอินทรยี ร์ ะเหยงา่ ย เป็นตน้ มลพิษในอากาศทมี่ ีผลกระทบต่อสขุ ภาพ 1. ฝนุ ละออง เป็นมลพิษในอากาศที่เป็นปญั หาหลักในกรงุ เทพมหานคร และชุมชนขนาดใหญ่ จากการ วิจัย พบว่าฝุนละอองท่ีก่อให้เกิดปัญหาต่อสุขภาพ เป็นฝุนละอองขนาดเล็ก ท่ีมีขนาดไม่เกิน 10 ไมครอน โดยฝุนละออง ขนาดเล็กน้ี สามารถเข้าไปในระบบทางเดินหายใจผ่านโพรงจมูกเข้าไปถึงถุงลมในปอด ทาให้เกิดการอักเสบ และ การระคายเคืองเรื้อรัง และฝุนละอองจะมีพิษมากขึ้น หากฝุนละอองนั้นเกิดจากการรวมตัวของก๊าซบางชนิด เช่น ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ออกไซด์ของไนโตรเจนเข้าไปในอนุภาคของฝุน โดยก่อให้เกิดการแพ้ และระคายเคืองผิวหนัง ทางเดนิ หายใจ และดวงตาได้ 2. สารตะก่ัว มีฤทธิ์ทาลายระบบประสาท และมีผลต่อกระบวนการรับรู้ และการพัฒนาสติปัญญาของ มนษุ ย์ 46 3. ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ มีความสามารถในการละลายในเลือดได้ดีกว่าออกซิเจนถึง 200 - 250 เท่า เม่อื หายใจเอากา๊ ซชนดิ นเี้ ขา้ ไป จะไปแยง่ จับกับฮโี มโกลบนิ ในเลือด เกิดเป็นคาร์บอกซีฮีโมโกลบิน ทาให้ความสามารถของเลือดในการเป็นตัวนาออกซิเจนจากปอดไปยัง เนื้อเย่ือต่าง ๆ ลดลง ทาให้เลือดขาดออกซิเจนไปเลี้ยงเซลล์ต่าง ๆ ในร่างกาย และหัวใจทางานหนักข้ึน หากมนุษย์ ได้รับกา๊ ซน้ีในปรมิ าณมาก จะทาใหร้ ่างกายเกดิ ภาวะ ขาดออกซเิ จน และจะเปน็ อันตรายถงึ แก่ชีวิตได้

4. กา๊ ซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ มีฤทธิ์กัดกร่อน ทาให้เกิดการระคายเคืองต่อระบบทางเดินหายใจ ผิวหนัง และ เย่ือบุตา ทาให้เกิดการแสบจมูก, หลอดลม, ผิวหนัง และตา เมื่อหายใจเอาก๊าซชนิดน้ีเข้าไป จะทาให้ก๊าซละลายใน ของเหลวในระบบทางเดินหายใจ เกิดเป็นกรดซัลฟิวริก ซึ่งจะกัดกร่อนเยื่อบุ และอวัยวะในระบบทางเดินหายใจ หากไดร้ ับเปน็ เวลา นาน ๆ จะทาใหเ้ ปน็ โรคจมกู และหลอดลมอักเสบเรอื้ รงั ได้ 5. ก๊าซออกไซด์ของไนโตรเจน เนอื่ งจากจมกู เปน็ สว่ นต้นของระบบทางเดนิ หายใจ เม่ือผู้ปุวยโรคจมูกอักเสบ ภมู ิแพ้ มอี าการคัดจมูก จะทาให้เกดิ ปญั หาการอุดกน้ั ทาง เดินหายใจขณะหลับได้ อาจเป็นมากถึงเกิดภาวะหยุดหายใจขณะหลับตามมาได้ นอกจากนั้น การท่ีลมว่ิงผ่านช่อง จมูกทีแ่ คบ อาจทาใหม้ ีเสียงดังได้ 6. ก๊าซโอโซน มีฤทธ์ิกัดกร่อน ก่อให้เกิดการระคายเคืองตา และเยื่อบุระบบทางเดินหายใจ เกิดการอักเสบ ของเนอื้ เยอ่ื จมกู และปอด ทาให้ความสามารถของปอดในการรับก๊าซออกซิเจนลดลง อาจเกิดโรคหืด โดยเฉพาะใน เดก็ และมอี าการเหนอื่ ยงา่ ย และเรว็ ในคนชรา และคนท่เี ป็นโรคปอดเร้ือรงั หรือโรคหืด จะมีอาการมากขึ้นกว่าเดิม 7. สารอินทรียร์ ะเหยง่าย มีผลโดยตรงต่อระบบทางเดินหายใจ โดยทาให้เกิดการอักเสบ และการระคายเคืองเรื้อรัง นอกจากนี้สารบางชนิดเป็นสารก่อให้เกิดการกลายพันธ์ุ และเสี่ยงต่อการก่อมะเร็ง เช่น อะโรเมติก ไฮโดรคาร์บอ น (polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs) เบนซีนและไดออกซิน เกิดจากการเผาไหม้ที่ไมส่ มบรู ณ์ มลพิษในอากาศกบั โรคภมู แิ พข้ องระบบทางเดนิ หายใจ โรคภูมิแพ้ เป็นโรคท่ีพบบ่อย โดยมีอุบัติการณ์ร้อยละ 30-40 ท่ัวโลก ซึ่งมีผู้ปุวยถึง 400 ล้านคนที่เป็นโรค จมูกอักเสบภูมิแพ้ หรือโรคแพ้อากาศ และมีผู้ปุวยถึง 300 ล้านคนที่เป็นโรคหืด อุบัติการณ์ของโรคจมูกอักเสบ ภมู ิแพ้ ในประเทศไทยพบวา่ มผี ู้ปุวยผ้ใู หญถ่ งึ รอ้ ยละ 20 และมีผปู้ ุวยเดก็ ถงึ ร้อยละ 40 ขณะท่ีอุบัติการณ์ของโรคหืด มีประมาณร้อยละ 10 ดังนั้นจะมีผู้ปุวย 10 - 15 ล้านคนในประเทศไทย ท่ีปุวยเป็นโรคจมูกอักเสบภูมิแพ้ และจะมี ผูป้ ุวย 3 - 5 ล้านคน ท่ีเปน็ โรคหดื อุบัตกิ ารณ์ของโรคภูมิแพท้ ้งั 2 ชนดิ น้ีนม้ี ีแนวโนม้ สูงข้นึ เรอื่ ย ๆ โดยเฉพาะ ในเมืองใหญ่ ท่มี มี ลพษิ ในอากาศเพม่ิ ข้นึ เชื่อวา่ การที่มปี รมิ าณของมลพิษ และสารระคายเคืองในอากาศมากข้ึน และ ประชากรสัมผัสกับสารดังกล่าวในอากาศมากข้ึน ทาให้พบผู้ปุวยเพิ่มขึ้น เน่ืองจากเย่ือบุจมูกของผู้ปุวยโรคจมูก อกั เสบภูมิแพ้ และเยื่อบุหลอดลมของผู้ปุวยโรคหืดมีความไวต่อการกระตุ้นมากผิดปกติ ท้ังสารก่อภูมิแพ้ และสารท่ี ไมใ่ ช่สารกอ่ ภูมแิ พ้ มลพิษในอากาศทั้ง 7 ชนิดดังกลา่ ว จึงสามารถกระต้นุ ใหผ้ ู้ปุวยโรคจมูกอักเสบภูมิแพ้ และโรคหืด มีอาการมากข้นึ ได้ 3.2 ผลกระทบตอ่ ระบบนิเวศ ขยะเป็นสาเหตุสาคัญท่ีทาให้เกิดมลพิษของน้า มลพิษของดิน และมลพิษของอากาศ เน่ืองจากขยะส่วนท่ี ขาดการเก็บรวบรวม หรือไม่นามากาจัดให้ถูกวิธี ปล่อยท้ิงค้างไว้ในพ้ืนท่ีของชุมชน เม่ือมีฝนตกลงมาจะไหลชะนา ความสกปรก เชื้อโรค สารพิษจากขยะไหลลงสู่แหล่งน้า ทาให้แหล่งน้าเกิดเน่าเสียได้ หากสารอันตรายซึมหรือไหล ลงสู่พ้ืนดิน หรือแหล่งน้า จะไปสะสมในห่วงโซ่อาหาร เป็นอันตรายต่อสัตว์น้าและพืชผัก เมื่อเรานาไปบริโภคจะ ได้รบั สารน้ันเขา้ สู่รา่ งกายเหมอื นเรากินยาพษิ เขา้ ไปอย่างชา้ ๆ

3.2.1 มลพิษดา้ นสิง่ แวดลอ้ ม ถ้ามีการเผาขยะมูลฝอยกลางแจ้งทาให้เกิดควันมีสารพิษทาให้คุณภาพของอากาศเสีย ส่วนมลพิษทาง อากาศจากขยะมูลฝอยน้ัน อาจเกิดข้ึนได้ทั้งจากมลสารท่ีมีอยู่ในขยะและพวกแก๊สหรือไอระเหย ท่ีสาคัญก็คือ กลิ่น เหม็นทีเ่ กิดจากการเน่าเปอ่ื ย และสลายตัวของอนิ ทรยี ส์ ารเป็นส่วนใหญ่ 3.2.2 ระบบนิเวศถกู ทาลาย มูลฝอยอันตรายบางอย่าง เช่น ไฟฉายหลอดไฟ ซึ่งมีสารโลหะหนัก บรรจุในผลิตภัณฑ์ หากปนเปื้อนสู่ดิน และน้า จะส่งผลเสียต่อระบบนเิ วศ และหว่ งโซอ่ าหาร ซง่ึ เป็นอนั ตรายตอ่ มนุษย์และส่งิ แวดลอ้ ม 3.2.3 ปัญหาดินเส่อื มสภาพ ขยะมูลฝอยและของเสียต่าง ๆ ถ้าเราทิ้งลงในดินขยะส่วนใหญ่จะสลายตัวให้สารประกอบ อินทรีย์และอนิ นทรยี ม์ ากมายหลายชนิดดว้ ยกนั แต่กม็ ขี ยะบางชนิด ที่สลายตัวได้ยาก เช่น ผ้าฝูาย หนัง พลาสติก โดยเฉพาะเกลือ ไนเตรตสะสมอยู่เป็นจานวนมาก แล้วละลายไปตามน้า สะสมอยู่ในบริเวณใกล้เคียง การทิ้งของเสียจากโรงงาน อุตสาหกรรม ต่าง ๆ เปน็ แหลง่ ผลติ ของเสยี ทสี่ าคญั ยิ่ง โดยเฉพาะของเสียจากโรงงานทมี่ ีโลหะหนักปะปน ทาให้ดินบริเวณนั้นมีโลหะหนักสะสมอยู่มาก โลหะหนักท่ีสาคัญ ได้แก่ ตะก่ัว ปรอท และแคดเมียม ซึ่งจะมี ผลกระทบมากหรือน้อยข้ึนอยู่กับคุณลักษณะของขยะมูลฝอย ถ้าขยะมีซากถ่านไฟฉาย ซากแบตเตอรี่ ซากหลอด ฟลอู อเรสเซนต์มาก กจ็ ะส่งผลตอ่ ปริมาณโลหะหนัก พวกปรอท แคดเมียม ตะก่ัว ในดินมาก ซึ่งจะส่งผลเสียต่อระบบนิเวศน์ในดิน และสารอินทรีย์ในขยะมูล ฝอยเมื่อมกี ารยอ่ ยสลาย จะทาใหเ้ กิดสภาพความเปน็ กรดในดนิ และเม่อื ฝนตกมา ชะกองขยะมูลฝอยจะ ทาให้น้าเสยี จากกองขยะมูลฝอยไหลปนเปื้อนดินบริเวณรอบ ๆ ทาให้ เกิดมลพิษของดินได้ การปนเป้ือนของดิน ยังเกิดจากการนามูลฝอยไปฝังกลบ หรือการยักยอกนาไปท้ิงทา ให้ของเสียอันตรายปนเป้ือนในดินนอกจากน้ันการเลี้ยงสัตว์เป็นจานวนมาก ก็ส่งผลต่อสภาพของดิน เพราะส่ิง ขบั ถา่ ยของสตั วท์ ่นี ามากองทับถมไว้ ทาให้เกิดจุลินทรีย์ย่อยสลายได้ อนุมูลของไนเตรตและอนุมูลไนไตรต์ ถ้าอนุมูล ดังกล่าวนี้สะสมอยู่จานวนมากในดิน บริเวณน้ันจะเกิดเป็นพิษได้ ซึ่งเป็นอันตรายต่อมนุษย์โดยทางอ้อม โดยได้รับ เข้าไปในรูปของน้าดื่มที่มีสารพิษเจือปน โดยการรับประทานอาหาร พืชผักท่ีปลูกในดินท่ีมีสารพิษสะสมอยู่ และยัง ส่งผลกระทบต่อคณุ ภาพดนิ 3.2.4 ปัญหามลพิษทางนา้ ขยะมูลฝอยอินทรีย์ จานวนมากถ้าถูกทิ้งลงสู่แม่น้าลาคลอง จะถูกจุลินทรีย์ในน้าย่อยสลายโดยใช้ออกซิเจน ทาให้ ออกซิเจนในน้าลดลง และสง่ ผลให้เกดิ น้าเน่าเสีย

3.3 ผลเสยี หายดา้ นเศรษฐกจิ และสังคม 3.3.1 เกิดความเสยี หายต่อทรพั ยส์ นิ สารอันตรายบางชนิดนอกจากทาให้เกิดโรค ต้องเสียค่าใช้จ่ายในการรักษาพยาบาลแล้ว อาจทาให้เกิดไฟไหม้ เกิด การกัดกร่อนเสียหายของวัสดุ เกิดความเสื่อมโทรมของส่ิงแวดล้อม ทาให้ต้องเสียค่าใช้จ่ายในการบารุงรักษา สภาพแวดลอ้ มและทรัพย์สนิ อกี ด้วย 3.3.2 เกดิ การสญู เสียทางเศรษฐกจิ ขยะมูลฝอยปรมิ าณมาก ๆ ย่อมตอ้ งสน้ิ เปลอื งงบประมาณในการจดั การเพื่อใหไ้ ด้ประสิทธิภาพ นอกจากน้ีผลกระทบ จากขยะมลู ฝอยไมว่ า่ จะเป็นน้าเสยี อากาศเสยี ดนิ ปนเป้ือนเหลา่ นยี้ อ่ มส่งผลกระทบตอ่ เศรษฐกจิ ของประเทศ 3.3.3 ทาใหข้ าดความสงา่ งาม การเก็บขนและกาจัดท่ีดีจะช่วยให้ชุมชนเกิดความสวยงาม มีความเป็นระเบียบเรียบร้อยอันส่อแสดงถึงความเจริญ และวัฒนธรรมของชุมชน ฉะนั้นหากเก็บขนไม่ดี ไม่หมด กาจัดไม่ดี ย่อมก่อให้เกิดความไม่น่าดู ขาดความสวยงาม บา้ นเมืองสกปรก และความไม่เปน็ ระเบยี บ ส่งผลกระทบต่ออตุ สาหกรรมการทอ่ งเท่ียว

ใบงานที่ 1 วิชาวสั ดุศาสตร์ เรื่อง การใช้ประโยชน์จากวสั ดุ

แผนการจัดการเรยี นการสอน แบบพบกลุ่ม ระดับม กศน.ตาบลบ้านโปง่ อาเภ แผนการจดั การเรยี นการสอน แบบพบกลุ่ม ระดับมัธ กศน.ตาบลบา้ นโป่ง อาเ คร้งั วนั /เดอื น/ปี หัวเร่ือง/ตัวช้ีวดั เนื้อหาสาระการเรียนรู้ ที่ 1.อธบิ ายถึงการคัดแยกวสั ดุ 1.การคดั แยกวสั ดุที่ใช้แล้ว. ข ได้ 2.การจัดการวสั ดดุ ว้ ยการรีไซเคลิ 1 เ 2.นาความรเู้ รอ่ื งการคัดแยก 3.แนวโนม้ การใช้วสั ดุในอนาคต ต วัสดไุ ปใชไ้ ด้ ก 4.ทศิ ทางการพัฒนาวสั ดุในอนาคต 3.อธบิ ายหลัก 3R ในการ 5. สงิ่ ประดิษฐจากวัสดุ จ จดั การวสั ดแุ ละแนวทาง ตามหลักสะเตม็ ศกึ ษา พ ดาเนินการที่เหมาะสมได้ 6.ประโยชนของสะเต็มศกึ ษา ท ว 4.นาความรู้เรอื่ งหลัก 3R ไป สาหรับการประดษิ ฐวสั ดุ ใ ใชแลว ม ใชใ้ นการจดั การวสั ดุได้ 7.หลักสะเต็มศกึ ษาสาหรบั การ ม ภ 5.อธบิ ายวธิ ีการรไี ซเคลิ วัสดุ ประดิษฐวัสดใุ ชแลว แตล่ ะประเภทได้ 8.การประดษิ ฐวสั ดุ ( บ 6.นาความรเู้ รอื่ งการรีไซเคิล ใชแลว ว ก วัสดแุ ต่ละประเภทไปใชไ้ ด้ พ ป

มัธยมศกึ ษาตอนปลาย ภาคเรยี นที่ 1 ปกี ารศึกษา 2564 ภอบา้ นโปง่ จงั หวัดราชบรุ ี ธยมศกึ ษาตอนปลาย ภาคเรียนที่ 1 ปกี ารศกึ ษา 2564 เภอบ้านโป่ง จังหวัดราชบรุ ี การจัดกระบวนการเรียนรู้ ส่อื /แหลง่ เรียนรู้ วดั และ ประเมินผล ขน้ั ที่ 1 การนาเข้าสู่บทเรยี น - CD, DVD ที่เกีย่ วข - แบบสังเกต 1.1 ครทู ักทายกลา่ วนา ถึงปัจจบุ นั วทิ ยาศาสตรแ์ ละ อง - ใบงาน - แบบทดสอบ เทคโนโลยมี กี ารพัฒนาอยา่ งตอ่ เนอื่ ง สามารถตอบสนอง - ใบความรู้ ตอ่ การเจริญเตบิ โตของเศรษฐกจิ และสงั คมในปจั จบุ ัน - แบบทดสอบ การพฒั นาวสั ดุใหม้ สี มบตั ิท่ีเหมาะกบั ความตอ้ งการใชง้ าน - แบบสงั เกต จงึ เปน็ สิง่ ทม่ี คี วามจาเป็นอย่างยง่ิ อนั จะชว่ ยให้การ - ใบงาน พัฒนาของเทคโนโลยีเตบิ โตไปพรอ้ มกบั การอนุรักษ์ - วิชา วสั ดุศาสตร ทรัพยากรธรรมชาติ ควบค่กู นั ไป โดยทศิ ทางการพฒั นา รหัสวิชา พว32024 วสั ดุเพือ่ ใหม้ ีความเหมาะกบั การใช้งาน จงึ มงุ่ เนน้ พัฒนา - หนังสือเรียน ใหว้ ัสดมุ ีความเบา แขง็ แรงทนทาน ทนต่อสภาพอากาศ อเิ ลก็ ทรอนิกส มคี วามยดื หยุ่นสงู นาไฟฟูาย่ิงยวด หรือวสั ดุท่มี ีความเปน็ กลมุ สาระการเรยี นรู มิตรตอ่ สิ่งแวดล้อม ตามความต้องการของ วทิ ยาศาสตร์ ภาคอตุ สาหกรรม และอธิบายเก่ยี วกับสะเตม็ ศึกษา (STEM Education) คอื แนวทางการจัดการศกึ ษาที่ บรู ณาการ ความรใู น 4 สหวิทยาการ ไดแก วทิ ยาศาสตร วศิ วกรรม เทคโนโลยี และคณติ ศาสตร โดยเนน การนาความรไู ปใชแกปญหาในชีวิตจรงิ รวมทั้งการ พัฒนากระบวนการหรือผลผลติ ใหมทีเ่ ปน ประโยชนตอการดาเนินชวี ิต และการทางาน

ครง้ั วัน/เดือน/ปี หัวเร่อื ง/ตัวชี้วดั เนื้อหาสาระการเรยี นรู้ ท่ี 1 7.อธิบายแนวโน้มการใช้ ข วัสดใุ นอนาคตได้ 1 8.นาความรู้เร่ืองแนวโนม้ ค การใชว้ ัสดใุ นอนาคตไป ก ใชไ้ ด้ ฟ 9.อธบิ ายทศิ ทางการพฒั นา - วัสดใุ นอนาคตได้ ม 10. อธบิ ายหลักสะเต็ม ข ศึกษาได 2 11. อธบิ ายประโยชนของสะ เต็มศกึ ษาได ว ต 12. อธิบายหลกั สะเต็ม แ ศกึ ษาสาหรับการประดษิ ฐ วัสดุใชแลวได 2 13. นาความรูเรื่องหลักสะ พ เต็มศึกษาสาหรบั การ ด ประดิษฐวัสดุใชแลวไปใชได ป ป

การจัดกระบวนการเรยี นรู้ สอ่ื /แหล่งเรียนรู้ วัดและ ประเมินผล 1.2 ครเู ปิดโอกาสใหผ้ เู้ รยี นซกั ถาม ขอ้ สงสยั กอ่ นเข้าสู่ ขนั้ ตอนต่อไป 1.4 การปฏบิ ัตติ วั ในการเรยี นใหป้ ระสบ ความสาเรจ็ ผ้เู รียนต้องใช้ทักษะทีจ่ าเป็นตามทไี่ ด้ กล่าวถงึ ในขัน้ กาหนดสภาพปัญหา (การพดู การ ฟงั จดบันทึกแสวงหาความรดู้ ้วยตนเอง) - เขา้ ร่วมกจิ กรรมและแสวงหาข้อมลู ตามท่ีไดร้ บั มอบหมาย ขนั้ ที่ 2 การจดั กระบวนการเรยี นรู้ 2.1 ครกู าหนดกรอบเน้อื หาเก่ียวกับการประดิษฐ วัสดุตามหลักสะเตม็ ศกึ ษาใบงานกรอบเนื้อหา ตามใบงาน - กรอบเนอ้ื หา - ภารกจิ /งานที่ต้องปฏิบตั /ิ มอบหมาย - วางแผนกาหนดวันเวลาทีส่ ง่ งาน และพบกลมุ่ และวธิ ีการประเมินผล 2.2 ครจู ัดกิจกรรมแบ่งกลมุ่ เพอ่ื มอบหมายให้ พจิ ารณาเน้ือหาตามใบงาน กล่มุ ละ 1 เน้อื หา ดงั นี้ เนื้อหาท่ี 1 หลกั สะเตม็ ศึกษาสาหรับการ ประดิษฐวัสดใุ ชแลว เนือ้ หาท่ี 2 ประโยชนของสะเตม็ ศึกษา เนอื้ หาที่ 3 หลกั สะเต็มศึกษาสาหรบั การ ประดิษฐวสั ดใุ ชแลวไปใช้

ครง้ั วัน/เดอื น/ปี หวั เร่อื ง/ตัวช้ีวัด เนื้อหาสาระการเรยี นรู้ ท่ี เ เ เ เ 2 ร ม ก 2 2 ข 3 จ เ 3 แ

การจัดกระบวนการเรียนรู้ ส่ือ/แหล่งเรียนรู้ วัดและ ประเมนิ ผล เน้ือหาท่ี 4 การคัดแยกวสั ดทุ ่ีใช้แล้ว เนอื้ หาท่ี 5 การจดั การวัสดุด้วยการรีไซเคิล เนอ้ื หาท่ี 6 แนวโนม้ การใช้วสั ดุในอนาคต เนื้อหาที่ 7 ทศิ ทางการพัฒนาวัสดุในอนาคต 2.3 ผู้เรยี น/ครู บันทึกข้อตกลงโดยจัดทาและบันทกึ ร่องรอยการศึกษาดว้ ยตนเองตามแบบบนั ทึกท่ีครู มอบใหใ้ นใบงาน และทาเปน็ เอกสารตามแบบท่ี กาหนด 2.4 ครูและผู้เรียนสรุปเนือ้ หารว่ มกัน 2.5 ครูมอบหมายภารกจิ ตามใบงาน และนดั หมาย ขัน้ ท่ี 3 การสรปุ ผล 3.1 สังเกตการเขา้ ร่วมกิจกรรมในแตล่ ะข้ันตอนและ จดบันทกึ ความก้าวหนา้ ของผู้เรยี นในแตล่ ะทักษะ เปน็ รายบุคคล 3.2 ครูประเมินผลจากสงั เกตพฤติกรรมและ แบบฝกึ หดั

ใบความรู้ท่ี 1 เร่อื ง การคัดแยกและการรีไซเคลิ การคัดแยกและการรีไซเคลิ ในการจัดการวสั ดุทีใ่ ชแ้ ลว้ แบบครบวงจร จาเปน็ ตอ้ งจดั ให้มีระบบการคัดแยกวสั ดุ ท่ีใช้แล้วประเภทต่าง ๆ ตามแต่ลักษณะองค์ประกอบโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อนากลับไปใช้ประโยชน์ใหม่ สามารถ ดาเนินการได้ตั้งแต่แหล่งกาเนิด โดยจัดวางภาชนะให้เหมาะสม ตลอดจนวางระบบการเก็บรวบรวมวัสดุที่ใช้แล้ว อย่างมีประสิทธิภาพ และสอดคล้องกับระบบการคัดแยกวัสดุท่ีใช้แล้ว พร้อมท้ังพิจารณาความจาเป็นของสถานีขน ถ่ายวสั ดุท่ใี ชแ้ ลว้ และระบบขนสง่ วัสดุท่ีใชแ้ ลว้ ไปกาจัดต่อไป ก่อนทจี่ ะนาเศษวัสดกุ ลบั มาใชป้ ระโยชน์ ต้องมกี ารคดั แยกประเภทวัสดทุ ่ีใช้แลว้ ภายในบ้าน เพื่อเป็นการสะดวกแก่ผู้ เก็บขนและสามารถนาเศษวัสดุบางชนิดไปขายเพ่ือเพิ่มรายได้ให้กับตนเองและครอบครัว รวมทั้งง่ายต่อการนาไป กาจดั อกี ด้วย โดยสามารถทาได้ ดงั นี้ วิธดี าเนินการคดั แยก การคดั แยกเศษวสั ดใุ ช้แลว้ โดยมีแนวทางปฏิบัตดิ งั นี้ คือ 1. ใช้สเี ปน็ ตวั กาหนดการแยกเศษวัสดุใชแ้ ลว้ แตล่ ะชนิด 2. มีภาชนะสาหรบั บรรจุขยะแต่ละชนดิ ตามสที ่ีกาหนด และมเี ชอื กผูกปากถงุ เพื่อความสวยงามและเรยี บรอ้ ย 3. มถี ังรองรับถุงใสเ่ ปน็ สีเดยี วกัน และแขง็ แรงทนทาน ทาความสะอาดง่าย 4. ออกแบบถังขยะให้น่าใช้เสมือนเป็นเฟอร์นเิ จอร์อยา่ งหนงึ่ ภายในบ้าน ให้ใครเหน็ กอ็ ยากจะได้เปน็ เจา้ ของถังขยะนี้ 5. ให้ผู้ร่วมคดั แยกขยะไดม้ ีส่วนไดร้ บั ผลประโยชนจ์ ากการคดั แยกขยะ 6. จดั หาถงุ และภาชนะรองรับใหส้ มาชิกได้ใช้โดยท่ัวถึงฟรี โดยการใช้เงินกองทุน หรืองบประมาณสนับสนุน และจะ หกั จากการขายวสั ดรุ ีไซเคิล เช่น กระดาษ พลาสตกิ แก้ว ฯลฯ 52

7. ใหผ้ ูร้ ว่ มคดั แยกขยะได้เป็นทยี่ กย่องจากสงั คม เช่น ปาู ยแสดงการเปน็ สมาชิกของการคัดแยกขยะ 8. ใหช้ มุ ชน หมบู่ ้าน ท่ีใหค้ วามร่วมมืออยา่ งดี ได้รับการยกยอ่ ง และได้รบั การเชดิ ชูเกยี รติจากสังคม ภาชนะรองรบั วัสดุท่ีใช้แล้ว เพื่อใหก้ ารจัดเก็บรวบรวมวสั ดุทใ่ี ชแ้ ล้ว เปน็ ไปอยา่ งมีประสทิ ธิภาพและ ลดการปนเปื้อนของวัสดุที่ใช้แล้วท่ีมีศักยภาพในการนากลับมาใช้ประโยชน์ใหม่ จะต้องมีการตั้งจุดรวบรวมวัสดุท่ีใช้ แล้ว และใหม้ ีการแบง่ แยกประเภทของถังรองรับวสั ดทุ ใ่ี ชแ้ ลว้ ตามสตี ่าง ๆ โดยมถี งุ บรรจุภายในถังเพื่อสะดวกและไม่ ตกหล่น หรือแพรก่ ระจาย ดงั น้ี 1. ถังขยะ 1. สีเขียว รองรับผกั ผลไม้ เศษอาหาร ใบไม้ ท่ีเน่าเสียและย่อยสลายได้ สามารถ นามาหมักทาป฻ุยได้ มีสัญลักษณ์ที่ ถงั เปน็ รปู ก้างปลาหรอื เศษอาหาร 2. สีเหลือง รองรับเศษวสั ดทุ ีส่ ามารถนามารไี ซเคลิ หรือขายได้ เช่น แก้วกระดาษ พลาสติก โลหะ มีสัญลักษณ์เป็นรูป คนทง้ิ กระดาษลงถัง 3. สแี ดง หรอื สีเทาฝาสีสม้ รองรบั เศษวัสดทุ ี่มอี นั ตรายต่อส่ิงมีชีวิต และสิ่งแวดล้อม เช่น หลอดฟลูออเรสเซนต์ ขวด ยา ถา่ นไฟฉาย กระป฻องสีสเปรย์ กระป฻องยาั่าแมลง ภาชนะบรรจุสารอนั ตรายตา่ ง ๆ 4. สีฟาู หรือสนี ้าเงนิ รองรบั เศษวัสดุทัว่ ไป คือ วัสดุที่ใช้แล้วประเภทอื่นนอกจากเศษวัสดุย่อยสลาย เศษวัสดุรีไซเคิล และเศษวัสดุอันตราย เศษวัสดุทั่วไปจะมีลักษณะที่ย่อยสลายยาก ไม่คุ้มค่าสาหรับการนากลับไปใช้ประโยชน์ใหม่ เช่น พลาสติกห่อลกู อม ซองบะหมส่ี าเรจ็ รูป ถงุ พลาสตกิ โฟมและฟอลย์ ท่ีเปอื้ นอาหาร ภาพที่ 3.1 ภาพถังขยะประเภทตา่ งๆ ทมี่ า : http://www.promma.ac.th

หลัก 3R ในการจัดการวัสดุ 3R เป็นหลักการของการจัดการเศษวัสดุ เพื่อลดปริมาณเศษวัสดุ ได้แก่ รีดิวซ์ (Reduce) คือ การใช้น้อย หรอื ลดการใช้ รียูส (Reuse) คอื การใชซ้ ้า และรีไซเคลิ (Recycle) คอื การผลิตใช้ใหม่ ใช้เป็นแนวทางปฏิบัติในการ ลดปรมิ าณเศษวสั ดุในครวั เรือน โรงเรยี น และชุมชน ดังนี้ 1. รีดิวซ์ (Reduce) การใชน้ อ้ ยหรือลดการใช้ มีวธิ กี ารปฏบิ ัติดงั น้ี 1) หลีกเลยี่ งการใชอ้ ยา่ งฟุมเฟือย ลดปรมิ าณการใชใ้ หอ้ ยใู่ นสดั สว่ น ที่พอเหมาะ ลดปริมาณบรรจุภัณฑ์หีบห่อท่ีไม่จาเป็น ลดการขนเศษวัสดุเข้าบ้าน ไม่ว่าจะเป็น ถุงพลาสติก ถุง กระดาษ โฟม หรือ หนงั สือพิมพ์ ฯลฯ 2) เลือกใช้สนิ ค้าทม่ี ีอายกุ ารใชง้ านสูง ใช้ผลิตภัณฑช์ นดิ เตมิ เช่น นา้ ยาลา้ งจาน น้ายาปรบั ผา้ นุม่ ถ่านชนิดชาร์จ ได้ สบู่เหลว นา้ ยารีดผา้ ฯลฯ 3) เลอื กบรรจภุ ัณฑ์ที่สามารถนากลับมาใช้ใหมไ่ ด้ 4) คิดก่อนซื้อสินค้า พิจารณาว่าส่ิงน้ันมีความจาเป็นมากน้อยเพียงใด หลีกเลี่ยงการใช้สารเคมีภายในบ้าน เช่น ยา กาจัดแมลงหรือน้ายาทาความสะอาดต่าง ๆ ควรจะหันไปใช้วิธีการทางธรรมชาติจะดีกว่า อาทิ ใช้เปลือกส้มแห้ง นามาเผาไล่ยงุ หรอื ใชผ้ ลมะกรูดดบั กลิน่ ภายในห้องน้า 5) ลดการใช้กล่องโฟม หลีกเลี่ยงการใช้โฟมและพลาสติกโดยใช้ถุงผ้าหรือตะกร้าในการจับจ่ายซ้ือ ของใช้ป่ินโต ใส่ อาหาร 6) ลดการใช้ถุงพลาสติก ควร ใชถ้ ุงผา้ หรอื ตะกรา้ แทน ภาพท่ี 3.2 การรณรงค์ลดใชถ้ งุ พลาสตกิ ของหน่วยงานต่าง ๆ ท่มี า : http://www.bloggang.com

2. รียูส (Reuse) คอื การใช้ซา้ ผลติ ภัณฑ์สิง่ ของต่าง ๆ เช่น 1. นาส่งิ ของที่ใชแ้ ลว้ กลบั มาใช้ใหม่ เชน่ ถุงพลาสติกที่ไม่เปรอะเป้ือน กใ็ หเ้ กบ็ ไว้ใช้ใส่ของอีกคร้ังหน่ึง หรอื ใชเ้ ป็นถุงใส่เศษวสั ดุในบ้าน 2. นาสิ่งของมาดัดแปลงให้ใช้ประโยชนไ์ ดอ้ ีก เช่น การนายางรถยนต์ มาทาเก้าอ้ี การนาขวดพลาสตกิ ก็สามารถนามาดัดแปลงเป็นทใ่ี สข่ องแจกนั การนาเศษผ้า มาทาเปลนอน เปน็ ตน้ 3. ใช้กระดาษท้ังสองหน้า 4. นาส่งิ ของมาดดั แปลงให้ใชป้ ระโยชนไ์ ด้อกี เชน่ การนายางรถยนตม์ าทาเกา้ อี้ การนาขวดพลาสติกก็สามารถนามา ดดั แปลงเปน็ ท่ีใสข่ อง หรือแจกัน การนาเศษผา้ มาทาเปลนอน เปน็ ตน้ ภาพที่ 3.4 เกา้ อี้จากขวดน้า ทม่ี า : http://www.oknation.net/ ภาพท่ี 3.5 พรมเชด็ เท้าจากเศษผา้ ทมี่ า : https://www.l3nr.org

3. รไี ซเคลิ (Recycle) การแปรรปู นากลับมาใช้ใหม่ รีไซเคิล (Recycle) หมายถึง การแปรรูปกลับมาใช้ใหม่ เพ่ือนาวัสดุท่ียังสามารถนากลับมาใช้ใหม่หมุนเวียนกลับมา เข้าสกู่ ระบวนการผลิตตามกระบวนการของแตล่ ะประเภท เพื่อนากลับมาใชป้ ระโยชนใ์ หม่ ซึง่ นอกจากจะเป็นการลด ปริมาณเศษวัสดุมูลฝอยแล้ว ยังเป็นการลดการใช้พลังงานและลดมลพิษที่เกิดกับส่ิงแวดล้อม เศษวัสดุรีไซเคิล โดยท่ัวไป แยกได้เปน็ 4 ประเภท คอื แกว้ กระดาษ พลาสติก โลหะและอโลหะ ส่วนบรรจุภณั ฑ์ บางประเภทอาจจะใช้ซ้าไม่ได้ เช่น กระป฻องอะลูมิเนียม หนังสือเก่า ขวดพลาสติก ซ่ึงแทนท่ีจะนาไปท้ิง ก็รวบรวม นามาขายให้กบั ร้านรบั ซอื้ ของเกา่ เพ่อื สง่ ไปยงั โรงงานแปรรูป เพ่อื นาไปผลิตเป็นผลติ ภัณฑต์ า่ ง ๆ ดังนี้ 1) นาขวดพลาสตกิ มาหลอมเป็นเม็ดพลาสติก 2) นากระดาษใช้แล้วแปรรูปเปน็ เยือ่ กระดาษ เพ่อื นาไปเป็นส่วนผสมในการผลติ เปน็ กระดาษใหม่ 3) นาเศษแกว้ เก่ามาหลอม เพอื่ ขึน้ รูปเป็นขวดแก้วใบใหม่ 4) นาเศษอลูมิเนียมมาหลอมข้นึ รปู เป็นแผ่น นามาผลิตเปน็ ผลิตภัณฑอ์ ะลูมิเนยี ม รวมท้ังกระป฻องอะลูมเิ นยี ม ภาพท่ี 3.9 ปาู ยประชาสัมพนั ธ์กจิ กรรม 3R ของกรมควบคุมมลพษิ ทีม่ า : http://www.siamgoodlife.com

ใบความรทู้ ่ี 2 เร่ือง การจดั การวัสดดุ ว้ ยการรไี ซเคลิ วสั ดุ ทาไมจึงต้องให้ความสาคัญกับการรีไซเคิล เพราะการรีไซเคิลเป็นหัวใจสาคัญของ วัฎจักรให้ดาเนินต่อไป เป็นการเปลี่ยนสภาพของวัสดุทีใ่ ช้แลว้ ให้มีมูลค่า จากส่ิงท่ีไม่เป็นประโยชน์ แปรเปล่ียนสภาพเป็นวัตถุดิบ ส่ิงของนา กลับมาใช้ใหม่ เป็นการประหยัดพลังงาน ใช้ทรัพยากรธรรมชาติท่ีมีอยู่ให้เกิดประโยชน์คุ้มค่าสูงสุด ลดค่าใช้จ่ายใน การกาจัดวัสดุที่ใช้แล้ว ปกปูองการทาลายผืนปุา ดิน น้า สิ่งแวดล้อมต่างๆที่อยู่แวดล้อมตัวเรา ซ่ึงเป็นวิธีการท่ีง่าย ทส่ี ดุ ทเี่ ราจะสามารถทาได้ ดังนน้ั เรามาทาความรู้จกั กับการจัดการวัสดดุ ้วยการรีไซเคิลของวัสดุประเภทต่าง ๆ ว่ามีวิธีการจัดการอย่างไรจึงจะ มคี วามปลอดภยั และเกดิ ประโยชนส์ งู สุด 1. การจดั การวสั ดุประเภทโลหะ โลหะหลากหลายชนดิ สามารถนามารีไซเคิลไดโ้ ดยการนามาหลอมและ แปรรูปเปน็ ผลิตภัณฑ์อ่ืน ๆ สามารถแบ่งโลหะออกได้ 3 กลุม่ ใหญ่ คอื - โลหะประเภทเหล็ก ใช้กันมากท่ีสุดในอุตสาหกรรมก่อสร้างผลิตอุปกรณ์ ต่าง ๆ รวมทั้งเครื่องใช้ในบ้าน อตุ สาหกรรมการนาเหลก็ มาใชใ้ หมเ่ พือ่ ลดต้นทุนในการผลติ มี มานานแล้วคาดว่าทัว่ โลกมีการนาเศษเหลก็ มารไี ซเคลิ ใหมถ่ งึ ร้อยละ 50 แม้แต่ในรถยนตก์ ็มีเหล็กรีไซเคิลปะปนอยู่ 1 ใน 4 ของรถแตล่ ะคัน เหลก็ สามารถนามารไี ซเคลิ ได้ทุกชนิด สามารถแบ่งไดเ้ ปน็ 4 ประเภท คอื 1. เหล็กเหนียว เช่น เฟืองรถ น๊อต ตะปู เศษเหล็กข้ออ้อย ขาเก้าอี้ ล้อจักรยาน หัวเก๋งรถ เหล็กเส้นตะแกรง ท่อไอ เสยี ถงั สี 2. เหล็กหล่อ เช่น ปลอกสูบปัม๊ นา้ ขอ้ ต่อวาลว์ เฟอื งขนาดเล็ก 3. เหล็กรูปพรรณ เช่น แปฺปประปา เพลาท้ายรถเพลาโรงสี แปฺปกลมดา เหล็กฉากเหล็กตัวซี และเพลา เคร่ืองจักร ตา่ งๆ 4. เศษเหลก็ อ่นื ๆ เช่น เหล็กสังกะสี กระป฻อง ป๊ิบเหล็ก กลึงเหล็กแมงกานีส ซึ่งราคาซ้ือขายจะต่างกันตามประเภท ของเหล็ก ซงึ่ พ่อค้ารับซ้ือของเกา่ จะทาการตัดเหล็กตามขนาด ตา่ ง ๆ ตามท่ที างโรงงานกาหนดเพ่ือสะดวกในการเข้า เตาหลอมและการขนส่ง โลหะประเภทอะลูมเิ นยี ม แบง่ ออกไดเ้ ป็น 2 ประเภท คอื (1) อะลมู เิ นยี มหนา เช่น อะไหล่เครื่องยนต์ ลกู สบู อะลมู ิเนยี มอลั ลอย ฯลฯ (2) อะลูมิเนียมบาง เชน่ หม้อ กะละมงั ซกั ผ้า ขันน้า กระป฻องเครือ่ งดมื่ ฯลฯ ราคาซอ้ื ขายโลหะประเภทอะลูมิเนียมมี ราคาต้ังแต่ 10 บาท ถึง 45 บาท แล้วแต่ประเภท อะลูมิเนียมหนาจะมีราคาแพงกว่าอะลูมิเนียมบาง แต่ขยะ อะลูมิเนียมท่ีพบมากในกองขยะส่วนใหญ่จะเป็นพวกกระป฻องเครื่องด่ืม เช่น กระป฻องน้าอัดลม กระป฻องเบียร์ โดยเฉพาะกระปอ฻ งน้าอดั ลมจะเปน็ ขยะที่มีปรมิ าตรมาก ดงั นั้น กอ่ นนาไปขายควรจะอัดกระป฻องให้มีปริมาตร เล็กลง เพ่ือท่ีจะได้ประหยัดพื้นท่ีในการขนส่ง สาหรับการรีไซเคิลกระป฻องอะลูมิเนียมนั้นพ่อค้ารับซ้ือของเก่าจะทาการอัด

กระป฻องอะลูมิเนียมให้มีขนาดตามท่ี ทางโรงงานกาหนดมา กระป฻องอะลูมิเนียมสามารถนากลับมารีไซเคิลได้หลาย ๆ คร้ัง ไม่มีการกาจัดจานวนครั้งของการผลิต เม่ือกระป฻องอะลูมิเนียมถูกส่งเข้าโรงงานแล้วจะถูกบดเป็นชิ้นเล็ก ๆ แล้วหลอมให้เป็นแทง่ แข็ง จากนนั้ นาไปรดี ให้เป็นแผ่นบางเพื่อสง่ ต่อไปยงั โรงงานผลติ กระป฻องเพ่ือผลิตกระปอุ งใหม่ ขอ้ ปฏิบตั ใิ นการรวบรวมวัสดทุ ี่ใช้แล้วประเภทอะลูมเิ นียม 1) แยกประเภทกระปอ฻ งอะลูมเิ นยี ม โลหะ เพราะกระป฻องบางชนดิ มสี ว่ นผสมทั้งอะลมู เิ นยี มและโลหะ สว่ นฝาปดิ ส่วนใหญ่เปน็ อะลมู ิเนียม ใหด้ งึ แยกเกบ็ ตา่ งหาก 2) หลังจากที่บริโภคเคร่ืองดื่มแล้ว ให้เทของเหลวออกให้หมด ล้างกระป฻องด้วยน้าเล็กน้อย เพื่อไม่ให้เกิดกลิ่น เพื่อ ปอู งกันแมลง สัตว์ มากินอาหารในบรรจภุ ณั ฑ์ 3) ไม่ควรทิง้ เศษวัสดุหรือก้นบุหรลี่ งในขวด และต้องทาความสะอาด กอ่ นนาขวดไปเกบ็ รวบรวม 4) ควรเหยยี บกระปอ฻ งใหแ้ บน เพือ่ ประหยดั พน้ื ท่ีในการจัดเก็บ ภาพท่ี 3.12 ดึงแยกฝากระปุองเคร่ืองด่ืมออกแลว้ ทุบให้แบน ทีม่ า : http://nwnt.prd.go.th

การรีไซเคลิ พอลเิ มอร์ พอลิเมอรไ์ ด้กลายเปน็ ผลิตภัณฑส์ าคญั อย่างหนึ่งและมีแนวโนม้ ทจ่ี ะเขา้ มา มีบทบาทในชีวติ ประจาวนั เพ่มิ มากขนึ้ เนื่องจากพอลิเมอรม์ ีราคาถูก นา้ หนักเบาและมีขอบข่ายการใช้งานได้กว้าง ปัจจุบันพอลิเมอร์ได้กลายเป็นผลิตภัณฑ์สาคัญอย่างหนึ่ง และมีแนวโน้มท่ีจะเข้ามามีบทบาทในชีวิตประจาวันเพ่ิม มากข้ึน โดยการนามาใช้แทนทรัพยากรธรรมชาติได้หลายอย่าง ไม่ว่าจะเป็นไม้ เหล็ก เน่ืองจากพอลิเมอร์มีราคาถูก มีน้าหนักเบา และมีขอบข่ายการใช้งานได้กว้าง เนื่องจากเราสามารถผลิตพอลิเมอร์ให้มีคุณสมบัติต่าง ๆ ตามท่ี ต้องการได้โดยข้ึนกับการเลือกใช้วัตถุดิบปฏิกิริยาเคมี กระบวนการผลิต และกระบวนการขึ้นรูปทรงต่าง ๆ ได้อย่าง มากมาย และยังสามารถปรุงแต่งคุณสมบัติได้ง่าย โดยการเติมสารเติมแต่ง (additives) เช่น สารเสริมสภาพพอลิ เมอร์ (plasticizer) สารปรับปรุงคุณภาพ (modifier) สารเสริม (filler) สารคงสภาพ (stabilizer) สารยับย้ัง ปฏิกิริยา (inhibitor) สารหล่อลน่ื (lubricant) และผงสี (pigment) เปน็ ต้น พอลิเมอร์ หมายถึง วัสดุที่มนุษย์สังเคราะห์ขึ้นจากธาตุพ้ืนฐาน 2 ชนิด คือ คาร์บอนและโฮโดรเจนซึ่งเมื่อเติมสาร บางอยา่ งลงไปจะทาใหพ้ อลิเมอร์มีคุณสมบัติพิเศษ เช่น แข็งแกร่ง ทนความร้อน ล่ืนและยืดหยุ่น เราอาจสังเคราะห์ พอลิเมอร์ชนิดต่าง ๆ ไดม้ ากมาย โดยการเตมิ สารเคมชี นิดต่าง ๆ เขา้ ไปโดยใชส้ ัดสว่ นและกรรมวธิ ที แี่ ตกต่างกนั พอลิเมอร์ ประกอบด้วยโมเลกุลขนาดใหญ่เรียกว่า พอลิเมอร์ (polymer) ซ่ึงเกิดจากโมเลกุลขนาดเล็กที่มาต่อเข้า ดว้ ยกนั เปน็ สายยาวเหมอื นโซ่ สายโมเลกุลเหล่าน้ีจะเกี่ยวพันกัน ทาให้พอลิเมอร์แข็งแกร่ง แต่กว่าจะดึงสายโมเลกุล พอลิเมอร์ให้แยกจากกันได้ ต้องใช้แรงมากพอสมควร กระบวนการที่ทาให้โมเลกุลขนาดเล็กมาต่อรวมกันเข้าจนมี ขนาดใหญข่ น้ึ นัน้ เรียกวา่ การเกิดพอลเิ มอร์ (polymerization) ซงึ่ จะแตกต่างกนั ไปตามชนดิ ของ พอลิเมอร์ (catalyst) กระตุ้นให้โมเลกุลขนาดเล็ก มายึดต่อเข้าด้วยกัน พอลิเมอร์แบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ เทอร์โม เซตติ้ง (thermosetting) และเทอร์โมพอลิเมอร์ (thermoplastic) เทอร์โมเซตต้ิง (Thermosetting) พอลิเมอร์ประเภทน้ีจะมีรูปทรงท่ีถาวรเม่ือผ่านกรรมวิธีการผลิตโดยให้ความ รอ้ น ความดนั หรอื ตวั เรง่ ปฏิกิริยา การข้ึนรูปทาได้ยากและไม่สามารถนากลับมาใช้ใหม่ได้ นอกจากน้ียังมีต้นทุนการ ผลิตสูงรวมท้ังการใช้งานค่อนข้างจากัด ทาให้ในปัจจุบันมีใช้ในอุตสาหกรรมไม่ก่ีประเภท ได้แก่ เมลามีน ฟีนอลิก ยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์ โพลีเอสเตอร์ที่ไม่อิ่มตัว เป็นต้น โดยส่วนใหญ่จะใช้ผลิตเคร่ืองครัว ชิ้นส่วนปลั๊กไฟ ช้ินส่วน รถยนต์ และช้นิ สว่ นในเคร่ืองบิน เป็นต้น

ตัวอย่างพอลิเมอรป์ ระเภทเทอร์โมเซตต้ิง ทีม่ า : https://www.easypacelearning.com เทอร์โมพอลเิ มอร์ (Thermoplastic) พอลิเมอร์ประเภทนี้เมื่อได้รับความร้อนหรือความดันระหว่างกระบวนการขึ้น รูป จะเปล่ียนแปลงสถานะทางกายภาพ กล่าวคือเม่ือได้รับความร้อนจะอ่อนน่ิมเละเม่ือเย็นลง จะแข็งตัวโดยท่ี โครงสร้างทางเคมีจะไม่เปลี่ยนแปลงทาให้พอลิเมอร์ประเภทน้ีมีคุณสมบัติท่ีสามารถนากลับมา เข้าสู่กระบวนการ ผลิตซ้า ๆ ได้ นอกจากนี้ยังสามารถนามาขึ้นรูปได้ง่ายด้วยต้นทุนการผลิตท่ีต่า และมีหลายชนิดท่ีสามารถนามาใช้ งานได้อย่างกว้างขวาง ปัจจุบันมีการนาไปใช้ในอุตสาหกรรมประเภทของเด็กเล่น ดอกไม้ประดิษฐ์ บรรจุภัณฑ์ ช้นิ ส่วนรถยนต์ และผลิตภณั ฑอ์ เิ ลก็ ทรอนิกส์ พอลิเมอร์ประเภทนี้ ไดแ้ ก่ โพลีเอทิลีน (PE), โพลีโพรพิลีน (PP), โพลิไวนิลคลอไรด์ (PVC), โพลิสไตรีน (PS), โพลิเอทิลีนเทเรพทาเลต (PET) เป็นต้น ภาพที่ 3.16 ตวั อย่างพอลเิ มอร์ประเภทเทอรโ์ มพอลิเมอร์ ที่มา : https://sites.google.com

ในประเทศไทยนิยมใช้พอลิเมอร์จาพวกเทอร์โมพอลิเมอร์กันมากท่ีสุดเนื่องจากสามารถใช้งานได้หลายประเภท โดยเฉพาะดา้ นบรรจุภัณฑพ์ อลเิ มอรท์ ่ีมกี ารผลติ ในรูปแบบตา่ ง ๆ กนั เช่น โพลิเอทิลีน (PE) ผลิตเป็นถุงพอลิเมอร์ท้ังร้อนและเย็น ขวด, ถัง และฟิล์ม พอลิเมอร์ประ เภทอ่อนนุ่ม กระสอบพอลิเมอร์ เป็นต้น โพลิโพรพิลีน (PP) นิยมผลิตเป็นถุงบรรจุอาหาร และเสื้อผ้าสาเร็จรูป กระสอบพอลิเมอร์ เป็นต้น โพลิไวนิลคลอโรด์ (PVC) และโพลิสไตรีน (PS) นิยมผลิตเป็นถัง ถุงบรรจุผักสด ผลไม้ และเน้อื สตั วบ์ างชนดิ เป็นตน้ จากการเพิ่มจานวนบรรจุภัณฑ์พอลิเมอร์ ปัจจุบันซ่ึงมีแนวโน้มความต้องการจะขยายตัวเพ่ิมขึ้นอย่างรวดเร็วใน อนาคตนั้น ก่อให้เกิดปัญหาขยะพอลิเมอร์ท่ีใช้แล้ว ตามมา ซ่ึงทาให้เกิดปัญหาต่อส่ิงแวดล้อม อีกทั้งการกาจัดขยะ พอลเิ มอร์ในปจั จุบันยงั มีอุปสรรค อีกมาก โดยเฉพาะอย่างยิง่ ไมส่ ามารถกาจัดพอลิเมอร์บางชนิดได้ เน่ืองจากยังไม่สามารถหลอมเพื่อนากลับมาใช้ใหม่ ได้อีก จึงได้มีนักวิจัยค้นคว้าท่ีจะนาบรรจุภัณฑ์พอลิเมอร์ท่ีใช้แล้วกลับเข้าสู่กระบวนการผลิตเพ่ือนากลับมาใช้ใหม่ หรือท่ีเรียกว่า Recycle โดยนาพอลิเมอร์ ที่ใช้แล้วตามบ้านเรือนหรือตามกองขยะมาปูอนเข้าสู่โรงงานแปรรูปพอลิ เมอร์ เพ่ือนากลับมาใช้ใหม่ได้ หรือการทาลายพอลิเมอร์ในระยะส้ัน ซึ่งนอกจากเป็นการใช้ทรัพยากรอย่างมี ประสิทธิภาพแล้วยังชว่ ยใหเ้ กดิ การขยายตัวของธุรกิจอยา่ งต่อเน่อื งดว้ ย อยา่ งไรกต็ าม การนาพอลเิ มอรก์ ลบั มาหมนุ เวยี นใชใ้ หมน่ ั้น ประเด็นสาคัญอยูท่ ี่การแยกประเภทของพอลิเมอร์ก่อนท่ี จะนาไปรีไซเคิล และการกาจัดสิ่งท่ีไม่ต้องการออกไป โดยปกติแล้วพอลิเมอร์ผสมเกือบทุกประเภทจะมีคุณสมบัติ แตกต่างกันไป เน่ืองจากพอลิเมอร์ท่ีแม้จะมีโครงสร้างทางเคมีท่ีเหมือนกัน แต่ไม่สามารถเข้ากันได้เสมอไป (incompatible) ตัวอย่างเช่น โพลีเอสเตอร์ ที่ใช้ทาขวดพอลิเมอร์ จะเป็นโพลีเอสเตอร์ที่มีมวลโมเลกุลสูงกว่า เม่ือ เทียบกบั โพลีเอสเตอรท์ ใ่ี ช้ในการผลิตเสน้ ใย (fiber) นอกจากนี้ ยงั มีสารเติมแตง่ อกี ประเภท ไดแ้ ก่ พวกสารเพ่มิ ความเขา้ กันได้ (Compatibilizer) ซ่ึงมีผลโดยตรงต่อการ รีไซเคิลของพอลิเมอร์ สารเติมแต่งนี้จะช่วยให้เกิดพันธะทางเคมีระหว่างพอลิเมอร์ 2 ประเภทที่เข้ากันไม่ได้ ดังนั้น Compatibilizer จะชว่ ยเพ่มิ ประสิทธภิ าพในการรีไซเคิล ตัวอย่างเช่น การใช้ยางคลอริเนตโพลิเอทิลลีน สาหรับพอ ลเิ มอรผ์ สม PE/PVC การรไี ซเคิลเซรามกิ ส์ วัสดุที่สามารถนามา รีไซเคิลได้มีหลายชนิด อาทิ โลหะชนิดต่าง ๆ พลาสติก เป็นต้น อย่างไรก็ตาม กลับพบว่าได้มี การนาวัสดุเซรามิกส์ เช่น กระเบ้ืองปูพื้นและผนัง ถ้วยชาม ตลอดจนเคร่ืองสุขภัณฑ์ต่าง ๆ มาผ่านกระบวนการรี ไซเคิล เพ่ือนากลับมาใช้ใหม่น้อยมาก ยกเว้นแก้วและกระจก ทั้งที่วัสดุเหล่านี้มีปริมาณ การผลิตและการใช้งาน ตลอดจน ผลิตภณั ฑ์ ทีเ่ สยี ทงั้ ในระหว่างการผลิต และการใชง้ านที่ตอ้ งกลายเป็นขยะ ปหี นง่ึ ๆ เป็นจานวนมาก การนาวัสดเุ ซรามิกส์ มารีไซเคิลได้นนั้ จาเปน็ ต้องบดวัสดเุ ซรามิกส์ ซึง่ เปน็ วสั ดทุ ่ีมีความแข็งแรงสูง ให้มีสภาพเป็นผง ละเอียดมากเสยี ก่อน เนอื่ งจากการผลติ วัสดุเซรามกิ ส์ เร่ิมต้นด้วยการขึน้ รปู ผลติ ภัณฑ์ ใหไ้ ดร้ ปู ทรงตามต้องการ แล้ว จึงนาไปเผาผนึกในภายหลัง ซึ่งต่างจาก การหลอมแก้วหรือโลหะ ดังนั้นหากมีเม็ดผงขนาดใหญ่เกินไป ปะปนอยู่ใน

เนื้อจะทาให้เกิดตาหนิในเนื้อวัสดุ และส่งผลต่อสมบัติของผลิตภัณฑ์ ไม่เป็นไปตามความต้องการ นอกจากนั้นแล้ว วัสดุเซรามิกส์ท่ีผ่านการเผามาแล้วครั้งหน่ึง จะมีโครงสร้างและสมบัติแตกต่าง จากวัตถุดิบตั้งต้นมาก อาทิ ความ เหนียว การกระจายลอยตัวในน้า เป็นต้น ดังนั้นถ้าจะนาวัสดุเซรามิกส์ มารีไซเคิล จึงต้องมีการศึกษาค้นคว้า และ ปรับเปลี่ยนกระบวนการผลิตใหม่อีกด้วย ท้ังหมดนี้เองทาให้การรีไซเคิล วัสดุเซรามิกส์มีต้นทุนสูงกว่า การผลิตโดย ใช้วตั ถุดิบดงั้ เดมิ มาก จึงเปน็ เหตุทาให้ อุตสาหกรรมไมน่ ยิ มนาวัสดเุ ซรามิกส์ มาทาการรีไซเคิลใช้ใหม่ เหมือนกับวัสดุ อืน่ ๆ ซ่ึงมีต้นทุนในการรไี ซเคลิ ตา่ เม่ือเทียบกบั การใชว้ ัตถดุ ิบจากธรรมชาติ ขวดแก้วเป็นบรรจุภัณฑ์ท่ีได้รับความนิยมสูง ด้วยคุณสมบัติที่ใส สามารถมองเห็นสิ่งท่ีอยู่ภายในไม่ทา ปฏิกิริยากับส่ิงบรรจุ ทาให้คงสภาพอยู่ได้นาน สามารถออกแบบให้มีรูปทรงได้ตามความต้องการ ราคาไม่สูง จนเกินไป มีคุณสมบัติสามารถนามารีไซเคิลได้ และให้ผลิตภัณฑ์ใหม่ที่มีคุณภาพคงเดิมร้อยเปอร์เซ็นต์ ไม่ว่าจะรี ไซเคิลกี่คร้ังก็ตาม ขวดแก้วสามารถนามารีไซเคิลด้วยการหลอม ซึ่งใช้อุณหภูมิในการหลอม 1,600 องศาเซลเซียล จนเป็นน้าแก้ว และนาไปข้ึนรูปเป็นบรรจุภัณฑ์ต่าง ๆ การนาเศษแก้วประมาณร้อยละ 10 มาเป็นส่วนผสมในการ หลอมแก้ว จะช่วยประหยัดพลังงาน และช่วยลดปริมาณน้าเสียลงร้อยละ 50 ลดมลพิษทางอากาศลงร้อยละ 20 แกว้ ไม่สามารถย่อยสลายได้ในหลุมฝังกลบวัสดุท่ีใช้แล้ว แต่สามารถนามาหลอมใช้ใหม่ได้หลายรอบและมีคุณสมบัติ เหมือนเดิม ดังนั้นเรามารู้จักสัญลักษณ์การรีไซเคิลแก้ว และวิธีการเก็บรวมรวมแก้วเพ่ือนาไปขายให้ได้ราคาสูง ใน การส่งตอ่ ไปรีไซเคิล แกว้ สามารถแบง่ เป็น 2 ประเภทใหญ่ ดงั น้ี 1) ขวดแก้วดี จะถูกนามาคัดแยกชนิด สี และประเภทท่ีบรรจุสินค้า ได้แก่ ขวดแม่โขง ขวดน้าปลา ขวดเบียร์ ขวด ซอส ขวดโซดา ขวดเครื่องดื่มชูกาลัง ขวดยา ขวดน้าอัดลม ฯลฯ การจัดการขวดเหล่านี้หากไม่แตกบ่ินเสียหาย จะ ถูกนากลบั เขา้ โรงงานเพือ่ นาไปล้างใหส้ ะอาดและนากลับมาใช้ใหมท่ ่เี รียกวา่ “Reuse” 2) ขวดแกว้ แตก ขวดท่แี ตกหกั บ่นิ ชารุดเสยี หายจะถูกนามาคัดแยกสี ได้แก่ ขวดแก้วใส ขวดแก้วสีชา และขวดแก้วสี เขียว จากน้ันนาเศษแก้วมาผ่านกระบวนการรีไซเคิล โดยเบ้ืองต้นจะเร่ิมแยกเศษแก้วออกมาตามสีของ เอาฝาจุกท่ี ติดมากับปากขวดออกแล้วบดให้ละเอียด ใส่น้ายากัดสีเพ่ือกัดสีท่ีติดมากับขวดแก้ว ล้างให้สะอาด แล้วนาส่ง โรงงานผลติ ขวดแกว้ เพือ่ นาไปหลอมใหม่ เรียกวา่ “Recycle”

ใบความรทู้ ี่ 3 เรอ่ื ง แนวโนม้ การใช้วัสดแุ ละทศิ ทางการพฒั นาวสั ดใุ นอนาคต แนวโน้มการใชว้ ัสดุในอนาคต ตามที่ได้กล่าวข้างต้นในหน่วยท่ี 1 ประเภทของวัสดุสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภทใหญ่ ๆ ได้แก่ โลหะ พอลิ เมอร์ และเซรามิกส์ ซึ่งมีสมบัติแตกต่างกันไป มนุษย์จึงสามารถผลิตผลิตภัณฑ์โดยเกิดจากการผสมวัสดุหลายชนิด ทาให้ ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีสมบัติ ตามต้องการได้ ในปัจจุบันภาคอุตสาหกรรมและธุรกิจบริการของประเทศไทยมี แนวโน้ม การเติบโตอย่างต่อเน่ือง เนื่องจากมีการลงทุนของต่างชาติมากข้ึน ทาให้ประเทศไทยกลายเป็นฐานการ ผลิตสินค้าเพื่อส่งออก ซึ่งสินค้าส่งออกสาคัญของประเทศไทยส่วนใหญ่ล้วนเก่ียวข้องกับวัสดุทั้งสิ้น ไม่ว่าจะเป็น รถยนตแ์ ละอุปกรณ์ส่วนประกอบ เคร่ืองคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์และส่วนประกอบ อัญมณีและเคร่ืองประดับ เม็ด พลาสตกิ เปน็ ตน้ จากการเตบิ โตของภาคอุตสาหกรรม ทาใหแ้ นวโน้มการใช้วัสดุแตล่ ะประเภทเพม่ิ ขึน้ ดว้ ย 1.1 วสั ดปุ ระเภทโลหะ โลหะผสมท่ีได้รับการพัฒนาข้ึนใหม่เพื่อใช้ในโครงการอวกาศ เช่น โลหะผสมนิกเกิล ที่ทนทานต่ออุณหภูมิสูงกาลัง ได้รบั การค้นคว้าวิจยั อยา่ งตอ่ เนือ่ ง เพ่ือเพ่ิมความแข็งแรงเม่ือใช้อุณหภูมิสูงและทนทานต่อการกัดกร่อนยิ่งข้ึน โลหะ ผสมเหล่านี้ได้นาไปใช้สร้างเครื่องยนต์ไอพ่นที่มีประสิทธิภาพสูงข้ึน และสามารถทางานได้ที่อุณหภูมิสูงข้ึนไปอีก กระบวนการผลิตทีใ่ ชเ้ ทคนิคใหม่ เช่น ใช้การดงึ ยดื ดว้ ยความรอ้ นสงู สามารถชว่ ยยืดอายุ ของการเกิดความล้าของโลหะผสมที่ใช้กับเครื่องบิน นอกจากนี้ยังมีการใช้เทคนิคการถลุงโลหะด้วยโลหะผง ทาให้ สมบัตโิ ลหะผสมมีการปรบั ปรงุ ใหด้ ขี นึ้ และทาใหร้ าคาของการผลิตลดลง อีกดว้ ย เทคนิคการทาใหโ้ ลหะแข็งตวั อยา่ งรวดเร็วโดยทาใหโ้ ลหะทห่ี ลอมเหลวลดอุณหภูมิ ลงประมาณ 1 ล้านองศาเซลเซียสต่อวินาที กลายเป็นโลหะผสมที่เป็นผง จากผงโลหะผสมเปลี่ยนให้เป็นแท่งด้ว ย กระบวนการต่างๆ เช่น การดึงยืดด้วยความร้อนสูง เป็นต้น ด้วยวิธีการเหล่าน้ีทาให้สามารถผลิตโลหะท่ีทนทานต่อ อุณหภูมิสูงชนิดใหมไ่ ดห้ ลายชนิด เชน่ นกิ เกิล อลั ลอยด์ อะลมู เิ นยี มอัลลอยด์ และ ไทเทเนยี มอลั ลอยด์ ภาพที่ 4.1 Micro lattice โลหะเบาสดุ ในโลก ทีม่ า : https://www.electricallab.gr

1.2 วัสดปุ ระเภทพอลิเมอร์ จากเหตุการณท์ ผ่ี ่านมาวสั ดพุ อลเิ มอร์ (พลาสตกิ ) มอี ัตราการเตบิ โต อย่างรวดเร็วมาก ด้วยอัตราการเพิ่มข้ึนร้อยละ 9 ต่อปีโดยน้าหนัก แม้ว่าอัตราการเติบโต ของพลาสติกจากปี ค.ศ. 1995 ได้มีการคาดหมายว่าโดยเฉลี่ยแล้วจะลดลงต่ากว่าร้อยละ 5 การลดลงน้ี ก็เพราะว่าพลาสติกได้ถูกนามาใช้ แทนโลหะ แก้วและกระดาษ ซ่ึงเปน็ ผลิตภัณฑ์หลกั ในตลาด เชน่ ใชท้ าบรรจุภณั ฑ์ และใช้ในการกอ่ สร้าง ซึ่งพลาสติกเหมาะสมกวา่ พลาสตกิ ท่ีใช้งานทางวิศวกรรม เช่น ไนลอน ได้รับความคาดหมายว่าน่าจะเป็นคู่แข่งกับโลหะได้อย่างน้อยจนถึง ค.ศ. 2000 แนวโน้มท่ีสาคัญในการ พัฒนาพลาสตกิ วศิ วกรรม คือ การผสมผสานพลาสตกิ ต่างชนิดกันเข้าด้วยกันให้เป็นพลาสติกผสมชนิดใหม่ (synergistic plastic alloy) ตัวอย่างเช่น ในช่วงปี ค.ศ.1987 ถึง ค.ศ. 1988 ได้มีการผลิตพลาสตกิ ชนิดใหมๆ่ พลาสติกผสมและสารประกอบตัวใหมจ่ ากท่วั โลกประมาณ 100 ชนิด พลาสตกิ ผสมชนิดใหมม่ ีประมาณร้อยละ 10 1.3 วัสดุประเภทเซรามกิ ในอดีตการเจรญิ เติบโตของการใช้เซรามิกส์สมัยเก่า เช่น ดินเหนียว แก้วและหินในอเมริกาเท่ากับร้อยละ 3.6 (ค.ศ. 1966 - 1980) อัตราการเจริญเตบิ โตของวสั ดุเหลา่ น้ี จากปี ค.ศ. 1982 ถึง ค.ศ. 1995 คาดว่าจะประมาณร้อยละ 2 ในช่วง 10 ปีท่ีผ่านมาเซรามิกส์วิศวกรรมตระกูลใหม่ได้ผลิตขึ้น ซึ่งเป็นสารประกอบพวกไนไตรต์คาร์ไบด์ และ ออกไซด์ ปรากฏว่าวัสดุเหล่าน้ีได้นาไปประยุกต์อย่างต่อเน่ือง โดยเฉพาะใช้กับอุณหภูมิสูง ๆ และใช้กับเซรา มิกส์ อิเล็กทรอนิกส์ วัสดุเซรามิกส์ มีราคาถูกแต่การนาไปผลิตเป็นผลิตภัณฑ์สาเร็จรูปมักใช้เวลานาน และมีค่าใช้จ่ายสูง วัสดเุ ซรามิกสส์ ่วนใหญจ่ ะแตกหกั หรอื ชารดุ ได้ง่ายจากการกระแทก เพราะมีความยืดหยุ่นน้อยหรือไม่มีเลย ถ้ามีการ ค้นพบเทคนิคใหม่ที่สามารถพัฒนาให้เซรามิกส์ ทนต่อแรงกระแทกสูง ๆ ได้แล้ว วัสดุประเภทนี้สามารถนามา ประยุกตท์ างวิศวกรรมไดส้ ูงยิ่งข้นึ โดยเฉพาะในสว่ นที่ตอ้ งใชอ้ ุณหภูมิสูงและในบริเวณส่ิงแวดล้อมท่มี ีการกัดกรอ่ นสงู ทศิ ทางการพัฒนาวสั ดุในอนาคต 1. วัสดุท่ีมีความเป็นมิตรต่อส่ิงแวดล้อม (Sustainable Material) วัสดุประเภทน้ีได้กลายเป็นส่ิงจาเป็นในปัจจุบัน มากกว่าท่ีจะเป็นเพียงแค่เทรนด์ ได้แก่ การใช้พลังงานอย่างประหยัดและการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ต่าใน กระบวนการผลิต การรีไซเคลิ การเลอื กใช้วสั ดแุ ละการออกแบบโดยคานึงถึงประโยชน์สูงสุดของการใช้งานและการ เหลือทิ้งเป็นขยะ ให้น้อยที่สุด การใช้วัสดุจากธรรมชาติเพราะสามารถย่อยสลายกลับคืนสู่ดินได้ เป็นต้น บริษัทท่ัว โลกตา่ งพากนั เปดิ เผยข้อมลู ด้านการเป็นมิตรตอ่ สง่ิ แวดลอ้ มท่ีแสดงถึงความพยายามในการปรับปรุงและพัฒนาอย่าง ตง้ั ใจจากองคก์ ร แมอ้ ยู่คนละประเทศกส็ ามารถเขา้ ใจในศกั ยภาพ ที่แสดงถึงความย่ังยืนของแต่ละบริษัทได้ เพราะใช้ มาตรฐานการวัดระดับสากลเหมือนกัน เช่น ISO14000, การประเมินวัฎจักรชีวิต (Life Cycle Assessment,LCA), และหลักเกณฑ์ การประเมินอาคารเขยี ว (Leadership in Energy and Environmental Design, LEED) เป็นตน้

2. พลาสติกจากพืชท่ีแข็งแรงทนทาน (Durable Bioplastic) เป็นวัสดุทางเลือกที่ไม่ได้ผลิตจากน้ามันเหมือน พลาสตกิ รูปแบบเดิมทใ่ี ชก้ ันอยอู่ ย่างแพรห่ ลายตง้ั แตอ่ ดีตจนถึงปัจจุบัน เช่น พีวีซี โพลีเอสเตอร์ และไนลอน เป็นต้น แตไ่ ด้มาจากพืชจาพวกข้าวโพด มันสาปะหลัง และอ้อย แทน วัสดุน้ีได้ถูกพัฒนาให้มีคุณสมบัติเทียบเท่ากับพลาสติกจากน้ามันและตรงตาม จุดประสงค์ของการใช้งาน เพราะความกังวลของพ่อแม่เกี่ยวกับสารพิษ สารก่อมะเร็งและโลหะหนักในของเล่นที่ทาจากพลาสติกท่ัวไป ผู้ผลิต ของเล่นเด็กในประเทศสหรัฐอเมริกาอย่างบริษัทกรีนดอท จึงตัดสินใจเลือกใช้พลาสติกจากพืชท่ีไม่เป็นพิษ แข็งแรง ทนทานและย่อยสลายเป็นป฻ุยในสภาวะที่เหมาะสมได้ โดยมีข้อดีอื่น ๆ อีก คือ ประกอบข้ึนรูปได้ง่าย มีจุด หลอมเหลวตา่ กว่าทาใหไ้ มเ่ ปลอื งพลงั งานและมีรอบการทางานที่เรว็ ขนึ้ และพมิ พ์บนพืน้ ผิวไดง้ ่าย 3. วัสดุลูกผสม (Hybrid Material) เป็นการผสมผสานและทางานร่วมกันของวัสดุ 2 ประเภท เพื่อให้ได้คุณสมบัติ และตอบโจทย์การใช้งานท่ีกว้างขึ้น เช่น เทคโนโลยีท่ีสวมใส่ได้ (wearable technology) เป็นการผสมผสาน ระหวา่ งผา้ ทท่ี อดว้ ยเส้นด้ายนาไฟฟาู ที่สามารถ ต่อกับเซนเซอร์เพ่ือวัดอัตราการเต้นของหัวใจ และระดับการเผาผลาญของแคลอรี ขณะท่ีกาลังออกกาลังกายได้ หรือวัสดลุ กู ผสมที่ เรยี กวา่ Schulatec® TinCo ท่ีมกี ารผสมกนั ของพลาสติกและโลหะ ทาให้ขึ้นรูปได้ง่ายเนื่องจาก พลาสตกิ ใช้ความร้อนในอณุ หภมู ิท่ตี ่ากว่าโลหะ ซงึ่ ประหยัดพลงั งานไดม้ ากและนาไฟฟาู ไดด้ ี 4. การลดค่าใชจ้ ่าย (cost reduce) วสั ดทุ ม่ี รี าคาสงู ถูกแทนทด่ี ้วยวสั ดทุ ่รี าคาถูกลงเพ่ือลดค่าใช้จ่ายดเู หมือนจะเป็น เทรนด์ทีเ่ กิดข้นึ อย่างถาวรไปแลว้ นอกเหนือจากความพยายามปรับเปลย่ี นกระบวนการจดั การและการบริหารการ ผลิตให้มีประสิทธิภาพสูงสุด ตัวอย่างเชน่ ในช่วงท่รี าคาฝาู ยแพงและข้นึ ลงไมแ่ น่นอน ผู้ผลิตก็หันมาใชด้ ้ายสปนั โพลี เอสเตอร์ทพ่ี ยายามทาเลยี นแบบฝูาย ในราคาทมี่ ีความผนั ผวนนอ้ ยกว่าแทนเป็นตน้ 5. วัสดุท่ีช่วยทาให้สุขภาพดีขึ้น (health product) เรายอมเสียเงินซื้อเส้ือผ้าท่ีสามารถช่วยทาให้สุขภาพดีขึ้น เช่น เสื้อผ้าท่ีใช้เทคโนโลยีนาโนซิลเวอร์ในการั่าเชื้อโรคและกาจัดกล่ิน การใช้เส้นใยชนิดพิเศษที่ดูดซับเหง่ือได้รวดเร็ว การใช้เส้นใยที่สามารถปรับอุณหภูมิร่างกายให้คงท่ีเมื่ออากาศเปล่ียนแปลง การใช้เส้นใยท่ีสามารถดูดซับความร้อน และปล่อยออกมาเป็นรังสี Far Infrared ที่ช่วยกระตุ้นให้เลือดหมุนเวียนได้ดีขึ้น บริษัทยูนิโคล ร่วมมือกับบริษัท โทเร ในประเทศญี่ปุน คิดค้นนวัตกรรม Heattech ผลิตผ้าที่บางเพียง 0.55 มิลลิเมตร ออกมาเพ่ือต่อสู้ความหนาว เย็นโดยที่ผ้าชนิดนี้สามารถผลิตความร้อนได้จากความชื้นที่ระเหยออกจากร่างกายของเราแล้วเก็บกักไว้ในเส้นใย เพอ่ื ให้ความอบอนุ่ กบั ผิวหนังโดยไมจ่ าเป็นต้องใช้ผา้ หนา ๆ อีกตอ่ ไป 6. รีไซเคิลสินแร่หายาก (mining landfill) สินแรห่ ายากเป็นวัตถุดิบสาคัญที่ใช้ในสินค้า Hi-tech หลายประเภทเช่น โทรทัศน์จอแบนหรือโทรศัพท์มือถือ Smart phone โดยที่จีนเป็นผู้ผลิต 97% ของโลก ขณะน้ีจีนได้จากัดการ ส่งออกสินแร่หายาก ซึ่งทาให้จีนได้เปรียบบริษัทต่างชาติเน่ืองจากมีต้นทุนการผลิตต่ากว่า ดังน้ันประเทศเทคโนโลยี ตา่ ง ๆ ท่ีเปน็ คู่แข่ง จึงพยายามท่ีจะรีไซเคิลสินแร่หายากจากขยะอิเล็กทรอนิกส์ นอกเหนือจากความพยายาม ในการหาวัตถุดิบจาก แหลง่ อนื่ ๆ

7. เซลล์แสงอาทิตย์ (Solar call) บริษัทต่าง ๆ พยายามพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ (Solar call) ให้มีประสิทธิภาพ สูงขึ้น มขี นาดเลก็ ลง ใช้งานได้หลากหลายขน้ึ ในรูปของฟลิ ม์ ที่ยดื หยุ่นได้ จากรูปแบบเดิมที่เปน็ แผ่นแข็ง และมีราคาถูกลง เม่ือเซลล์แสงอาทิตย์ (Solar call) มีคุณภาพดีข้ึน เรา จะสามารถชารจ์ อปุ กรณอ์ ิเล็กทรอนกิ สต์ า่ ง ๆ และโทรศพั ท์มอื ถอื ได้สะดวกขึ้น เซลล์แสงอาทิตย์ (Solar call) ทาให้ พน้ื ทหี่ า่ งไกล มีไฟฟูาใช้ ช่วยให้คนจานวนมากมีชวี ติ ท่ดี ีขนึ้ 8. อิเลก็ ทรอนิกสโ์ ปรง่ ใส (Transparent electronics) กาลังเป็นท่นี ิยมอย่างมาก ในปี 2010 ตลาดของสินค้าประเภทอเิ ล็กทรอนกิ ส์โปร่งใสทัว่ โลกมมี ูลคา่ สูงถงึ เกือบ 76.4 พันลา้ นเหรยี ญดอลลารส์ หรฐั เราไดเ้ ห็นตวั อย่างของวสั ดปุ ระเภทนใี้ นภาพยนตร์หลายเร่ือง เชน่ แผ่นกระจกใส ทม่ี ีข้อความและรปู ภาพปรากฏขึ้น เมอ่ื เปดิ สวิตซ์ใชง้ านและเหน็ การใช้ ไฟ LED กับฟิล์มพลาสติกใสในรูปแบบต่าง

ใบความรู้ที่ 4 เร่อื ง สง่ิ ประดษิ ฐจ์ ากวัสดตุ ามหลกั สะเต็มศึกษา หลักสะเต็มศกึ ษา ในยุคปจั จบุ ัน ความเจรญิ กา้ วหน้าด้านเทคโนโลยีสารสนเทศและการเปล่ียนแปลงเกดิ ขึน้ อยา่ งรวดเร็ว จงึ จาเป็นท่ีแต่ ละประเทศต้องเรียนรู้ท่ีจะปรับตัวให้ทันกับการเปลี่ยนแปลงท่ีเกิดขึ้นอยู่ตลอดเวลาและเตรียมพร้อมท่ีจะเผชิญกับ ความทา้ ทายจากกระแสโลก โดยปัจจัยสาคญั ที่จะเผชิญการเปล่ียนแปลงและความท้าทายดังกล่าว คือ คุณภาพของ คน การจดั การศึกษาเพอ่ื พัฒนาคนให้มีคุณภาพจึงเป็นเรื่องท่ีมีความจาเป็นอย่างย่ิง โดยจะต้องเป็นการจัดการศึกษาที่มี คุณภาพ เพอื่ ทาใหศ้ กั ยภาพท่ีมีอย่ใู นตวั คนไดร้ ับการพฒั นาอยา่ งเต็มที่ทาให้เป็นคนท่ีรู้จักคิดวิเคราะห์ รู้จักแก้ปัญหา มีความคิดริเริ่มสร้างสรรค์ รู้จักเรียนรู้ด้วยตนเองสามารถปรับตัวให้ทันกับการเปลี่ยนแปลงท่ีเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว มี คุณธรรม จรยิ ธรรม รจู้ กั พึ่งตนเองและสามารถดารงชีวิตอยไู่ ด้อยา่ งเปน็ สุข รปู แบบการจัดการเรียนรแู้ บบ STEM จงึ นา่ จะเปน็ แนวทางหน่ึงในการพัฒนาและปรับปรุงการจัดการเรียนรู้เพื่อเป็น การประกันคุณภาพผูเ้ รยี น เพือ่ ใหผ้ ้เู รยี นเกิดการเรียนร้แู ละพัฒนา ศักยภาพของตนเองใหม้ ากท่สี ุด คาวา่ “สะเต็ม” หรือ “STEM” เป็นคาย่อจากภาษาอังกฤษของศาสตร์ 4 สาขาวิชา ได้แก่ วิทยาศาสตร์ (Science) เทคโนโลยี (Technology) วิศวกรรมศาสตร์ (Engineering) และคณติ ศาสตร์ (Mathematics) หมายถึง องค์ความรู้ วิชาการของศาสตรท์ ง้ั สที่ ่ีมีความเช่อื มโยงกันในโลกของความเป็นจริงท่ีต้องอาศัยองค์ความรู้ต่าง ๆ มาบูรณาการเข้า ดว้ ยกัน ในการดาเนินชวี ิตและการทางาน คาว่า STEM ถกู ใช้ คร้ังแรกโดยสถาบันวทิ ยาศาสตร์ แห่งประเทศสหรัฐอเมริกา (the National Science Foundation: NSF) ซึ่งใช้คานี้เพื่ออ้างถึงโครงการหรือ โปรแกรมที่เก่ียวข้องกับวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ อย่างไรก็ตามสถาบัน วิทยาศาสตร์แห่งประเทศสหรัฐอเมริกาไม่ได้ให้นิยามที่ชัดเจนของคาว่า STEM มีผลให้มีการใช้และให้ความหมาย ของคาน้แี ตกต่างกันไป (Hanover Research, 2011, p.5) เช่น มีการใช้คาว่า STEM ในการอ้างอิงถึงกลุ่มอาชีพท่ีมีความเก่ียวข้องกับ วทิ ยาศาสตร์ เทคโนโลยี วศิ วกรรมศาสตร์ และคณติ ศาสตร์ สะเต็มศึกษา (STEM Education) คือ แนวทางการจัดการศึกษาที่บูรณาการความรู้ใน 4 สหวิทยาการ ได้แก่ วิทยาศาสตร์ วิศวกรรม เทคโนโลยี และคณิตศาสตร์ โดยเน้นการนาความรู้ไปใช้แก้ปัญหาในชีวิตจริง รวมทั้งการ พัฒนากระบวนการหรือผลผลิตใหม่ ที่เป็นประโยชน์ต่อการดาเนินชีวิต และการทางาน ช่วยนักเรียนสร้างความ เชอ่ื มโยงระหว่าง 4 สหวทิ ยาการ กบั ชีวิตจริงและการทางาน การจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาเป็นการจัดการเรียนรู้ท่ีไม่เน้นเพียงการ ทอ่ งจาทฤษฎีหรอื กฏทางวทิ ยาศาสตร์ และคณติ ศาสตร์ แต่เป็นการสร้างความเข้าใจทฤษฎีหรือกฏเหล่านั้นผ่านการ ปฏิบตั ใิ หเ้ หน็ จริงควบคู่กับการพัฒนาทักษะ

การคิด ต้ังคาถาม แก้ปัญหาและการหาข้อมูลและวิเคราะห์ข้อค้นพบใหม่ ๆ พร้อมทั้งสามารถนาข้อค้นพบนั้นไปใช้ หรอื บูรณาการกบั ชีวิตประจาวันได้ การจัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มมีลักษณะ 10 ประการ ได้แก่ (1) เช่ือมโยงเน้ือหาวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ เทคโนโลยี สูโ่ ลกจรงิ (2) การสืบเสาะหาความรู้ (3) การเรียนรู้โดยใชโ้ ครงงานเป็นฐาน (4) การสรา้ งสรรค์ชิ้นงาน (5) การบูรณาการเทคโนโลยี (6) การมุ่งเน้นทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 (7) การสร้างการยอมรับและการมีส่วนร่วมจากชุมชน (8) การสร้างการ สนับสนุนจากผเู้ ช่ียวชาญในท้องถิ่น (9) การเรียนรูอ้ ยา่ งไม่เปน็ ทางการ (10) การจัดการเรยี นรตู้ ามอัธยาศัย จุดประสงค์ของการจัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา คือ ส่งเสริมให้ผู้เรียนรักและเห็นคุณค่าของการเรี ยน วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ และเห็นว่าวิชาเหล่าน้ันเป็นเร่ืองใกล้ตัวท่ีสามารถ นามาใชไ้ ดท้ ุกวัน STEM Education ได้นาจุดเด่นของธรรมชาติ ตลอดจนวิธีการจัดการเรียนรู้ ของแต่ละสาขาวิชามาผสมผสานกัน อย่างลงตัว เพื่อให้ผู้เรียนนาความรู้ทุกศาสตร์ มาใช้ในการแก้ปัญหา การค้นคว้า และการพัฒนาส่ิงต่าง ๆ ใน สถานการณโ์ ลกปจั จบุ ัน ซง่ึ อาศยั การจัดการเรียนรู้ที่ผู้สอนผู้สอนหลายสาขาวิชาร่วมมือกัน เพราะในการทางานจริง หรือในชีวิตประจาวันน้ันต้องใช้ความ รู้หลายด้านในการทางานทั้งส้ินไม่ได้แยกใช้ความรู้เป็นส่วน ๆ นอกจากน้ี STEM Education ยังเป็นการส่งเสริมการพัฒนา ทักษะสาคัญในโลกยุคโลกาภิวัตน์หรือทักษะที่จาเป็นสาหรับ ศตวรรษที่ 21 อีกดว้ ย ท้งั น้ี STEM Education เปน็ การจดั การศึกษาท่มี ีแนวคิด ดังนี้ 1.1 เป็นการบูรณาการข้ามสาระวิชา (Interdisciplinary Integration) น่ันคือเป็นการบูรณาการระหว่างศาสตร์ สาขาต่างๆ ได้แก่ วิทยาศาสตร์ (S) เทคโนโลยี (T) วิศวกรรมศาสตร์ (E) และ คณิตศาสตร์ (M) ทั้งนี้ ได้นาจุดเด่น ของธรรมชาตติ ลอดจนวิธีการสอนของแต่ละสาขาวิชามา ผสมผสานกนั อย่างลงตวั กลา่ วคือ • วทิ ยาศาสตร์ (S) เน้นเกี่ยวกับความเขา้ ใจใน ธรรมชาติ โดยนกั การศกึ ษา มักชี้แนะให้อาจารย์ ผู้สอนผู้สอนใช้ วิธีการสอนวิทยาศาสตร์ด้วยกระบวนการสืบเสาะ (Inquiry-based Science Teaching) กิจกรรมการสอนแบบแก้ปัญหา (Scientific Problem-based Activities) ซึ่งเป็นกิจกรรมท่ี เหมาะกับ ผเู้ รยี นระดับประถมศึกษา แต่ไม่เหมาะกับผเู้ รียน ระดับมัธยมศึกษา หรือมหาวิทยาลัย เพราะทาให้ผู้เรียนเบ่ือหน่าย และไมส่ นใจ แตก่ ารสอนวิทยาศาสตร์ใน STEM Education จะทาให้นกั เรยี นสนใจ มีความกระตอื รอื ร้น ร้สู กึ ท้าทายและเกิดความมนั่ ใจในการเรยี น ส่งผลใหผ้ ูเ้ รียนสนใจท่ีจะเรียนในสาขาวทิ ยาศาสตร์ ในระดับช้ันท่สี งู ข้ึนและประสบ ความสาเร็จในการเรียน • เทคโนโลยี (T) เป็นวิชาทีเ่ ก่ียวกบั กระบวนการ แก้ปัญหา ปรับปรงุ พัฒนา สิ่งต่าง ๆ หรือกระบวนการต่าง ๆ เพื่อตอบสนองความต้องการของคนเรา โดยผ่านกระบวนการทางานทาง เทคโนโลยี ท่ีเรียกว่า Engineering Design หรือ Design Process ซึ่งคล้ายกับกระบวนการสืบเสาะ ดังน้ัน เทคโนโลยีจงึ มไิ ด้หมายถึงคอมพิวเตอรห์ รือ ICT ตามทคี่ นสว่ นใหญเ่ ข้าใจ

• วิศวกรรมศาสตร์ (E) เปน็ วชิ าทวี่ ่าด้วยการคิด สรา้ งสรรค์ พฒั นานวตั กรรมต่าง ๆ ให้กับนิสิตผู้เรียนโดยใช้ ความรู้ ทางวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์และเทคโนโลยี ซึ่งคน ส่วนใหญ่มักเข้าใจว่าเป็นวิชาที่สามารถเรียนได้ แต่จากการ ศึกษาวิจยั พบว่าแมแ้ ตเ่ ดก็ อนบุ าลก็สามารถเรียนได้ดีเช่นกัน • คณิตศาสตร์ (M) เป็นวิชาท่ีมิได้หมายถึงการนับจานวนเท่านั้น แต่เกี่ยวกับองค์ประกอบอ่ืนท่ีสาคัญ ประการแรก คือ กระบวนการคิดคณิตศาสตร์ (Mathematical Thinking) ซ่ึงได้แก่การเปรียบเทียบการจาแนก/จัดกลุ่ม การจัด แบบรปู และการบอกรูปร่างและคุณสมบัติ ประการท่ีสอง ภาษาคณิตศาสตร์ เด็กจะสามารถถ่ายทอดความคิด หรือ ความเข้าใจความคิดรวบยอด (Concept) ทางคณิตศาสตร์ได้ โดยใช้ภาษาคณิตศาสตร์ในการสื่อสาร เช่น มากกว่า น้อยกว่า เล็กกว่า ใหญ่กว่า ฯลฯ ประการต่อมาคือการส่งเสริมการคิด คณิตศาสตร์ ข้ันสูง (Higher-Level Math Thinking) จากกจิ กรรมการเลน่ ของเดก็ หรอื การทากจิ กรรม ในชวี ิตประจาวัน 1.2 เป็นการบูรณาการท่ีสามารถจัดการเรียนรู้ได้ในทุกระดับ โดยใช้วิธีการเรียนแบบ Project-based Learning, Problem-based Learning, Design-based Learning ทาให้ ผเู้ รียนสามารถสรา้ งสรรค์ พฒั นาชิ้นงานได้ดี รูปแบบการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education นอกจากจะเป็นการบูรณาการ วิชาทั้ง 4 สาขา ดังที่กล่าวข้างต้น แล้ว ยังเป็นการบูรณาการด้านบริบท (Context Integration) ที่เกี่ยวข้องกับชีวิตประจาวันอีกด้วย ซึ่งจะทาให้การ สอนนั้นมีความหมายต่อผู้เรียน ทาให้ผู้เรียนเห็นคุณค่าของการเรียนนั้น ๆ และสามารถนาไป ใช้ประโยชน์ใน ชีวิตประจาวันได้ ซึ่งจะเพ่ิมโอกาสการทางาน การเพิ่มมูลค่า และสามารถสร้างความแข็งแกร่งให้กับประเทศ ด้าน เศรษฐกิจได้ 1.3 เป็นการจัดการเรียนรู้ท่ี ทาให้ผู้เรียนเกิดพัฒนาการด้านต่าง ๆ อย่างครบถ้วน และสอดคล้องกับแนว ทางการพัฒนาคนให้มี คุณภาพในศตวรรษท่ี 21 เชน่ • ดา้ นปญั ญา ผเู้ รียนเขา้ ใจในเน้ือหาวิชา • ดา้ นทักษะการคิด ผเู้ รยี นพฒั นาทกั ษะการคดิ โดยเฉพาะการคดิ ข้ันสงู เชน่ การคดิ วิเคราะห์ คิดสรา้ งสรรค์ ฯลฯ • ด้านคณุ ลกั ษณะ ผูเ้ รียนมที ักษะการทางานกลุ่มทักษะการสื่อสารท่ีมีประสิทธิภาพ การเป็นผู้นาตลอดจนการน้อม รับคาวิพากษ์วจิ ารณข์ องผ้อู น่ื