368277562557e2533a90c2373cd6b63f

Xerogel วัสดุพอลิเมอร์ที่น่าตื่นเต้น

ความคาดหวังของมนุษย์ทุกคน คงจะเป็นเรื่องของ ความต้องการให้วัสดุที่แตกไปแล้ว สามารถนำกลับมาต่อใหม่ โดยไม่มีรอยต่อ และยังสามารถนำมาใช้งานได้เช่นเดิม ดังเช่นผิวหนังของมนุษย์ ที่เมื่อผิวหนังมีแผล พวกเราเคยคิดตื่นเต้นกับความมหัศจรรย์ของผิวหนังกันหรือไม่ว่า ทำไมผิวหนังเราจึงสามารถเชื่อมต่อกันได้อย่างง่ายดาย

 

เมื่อไม่นานมานี้ วัสดุไฮโดรเจล (hydrogel) ซึ่งถูกพัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่น สามารถตอบสนองความต้องการนี้ได้ในระดับหนึ่ง คือ นอกจากจะมีความแข็งแรง สามารถนำกลับมารวมตัวใหม่หลังแตกแล้ว ยังมีความเหมาะสมในการใช้งานเป็นวัสดุในงานต่างๆ เนื่องจากสมบัติความยืดหยุ่น ซึ่งในอนาคตอาจจะถูกพัฒนาเป็นโครงสร้างของเนื้อเยื่อที่กำลังเจริญเติบโต และใช้แทนกระดูกอ่อนที่แตกได้

a6499da84b99474ca9592aca989ee9e1
แต่……การพัฒนายังไม่หยุดเพียงแค่นี้ เมื่อต้นปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่น ได้เสนอวัสดุแบบใหม่ ที่เรียกว่า ซีโรเจล (xerogel) ซึ่งวิธีการสร้างเจ้าเจลตัวนี้ก็ง่าย แสนง่าย เพียงแค่นำเจ้าไฮโดรเจลมาทำให้แห้ง ระเหยตัวทำละลายออก ก็จะได้เจลแบบใหม่ที่มีคุณสมบัติเจ๋งกว่าเดิมหลายเท่าตัว ซึ่งงานวิจัยนี้ถือว่าเป็นก้าวแรกของการสร้างเจลที่มีสมบัติทั้ง เป็นวัสดุที่ใช้เชื่อมวัสดุแข็ง (hard material) ที่แตก และยังมีคุณสมบัติเป็นวัสดุที่สามารถรักษาตัวเองได้ (self-healing) อีกด้วย หลักการง่ายๆสำหรับใช้เป็นวัสดุที่ใช้เชื่อมคือ แค่มีซีโรเจล 2 ชิ้น ชิ้นหนึ่งเป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วย โมเลกุลที่เราเรียกกันภาษาวิทยาศาสตร์ว่า โฮสต์ โมเลกุล (host molecule) คือไซโคลเด็กซ์ตริน (cyclodextrin) ที่มีลักษณะเหมือนถ้วย

81940a8ec49bf5777c1a3e8454324dc5

ส่วนอีกชิ้นหนึ่ง เป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วย โมเลกุลที่เราเรียกว่า เกสต์ โมเลกุล (guest molecule) คือโมเลกุลที่สามารถเข้าไปในถ้วยของไซโคลเด็กซ์ตริน โดยผ่านอันตรกิริยา แบบ โฮสต์-เกสต์ ในที่นี้ เกสต์โมเลกุล คือ อะดาแมนเทน (adamantane) หลังจากนั้นเพียงแค่หยดน้ำ ลงไปเพียงเล็กน้อยที่บนผิวของซีโรเจลที่เป็นเกสต์โมเลกุล และทิ้งไว้ให้แห้ง สิ่งที่น่าตื่นเต้นคือ เพียงแค่ 5 นาทีเจลทั้งสองชิ้นสามารถติดกันได้อย่างง่ายดาย อีกทั้งยังสามารถใช้ดึงดรัมเบลที่มีน้ำหนัก 1 กิโลกรัมได้อีกด้วย ผลที่เห็นได้อย่างชัดเจน หมายถึง ซีโรเจลนี้ สามารถใช้เชื่อมวัสดุแข็ง 2 ชิ้นให้ติดกันได้ และยังมีความทนต่อแรงดึงสูงอีกด้วย

สิ่งที่ทำให้เจ้าตัวซีโรเจลนี้น่าสนใจมากขึ้นไปอีกก็คือ มันยังสามารถใช้เป็นวัสดุที่สามารถรักษาตัวเองได้ เพียงแค่สร้างเจลที่มีสายโซ่พอลิเมอร์ทั้ง 2 ชนิด คือ ไซโคลเด็กซ์ตริน และ อะดาแมนแทน อยู่ในสายเดียวกันและทำให้เป็นซีโรเจลด้วยการทำให้แห้ง จากนั้นทดสอบความสามารถรักษาตัวเองโดยการ ตัดเจลแยกเป็น 2 ชิ้น หลังจากนั้น ใส่น้ำลงไปเพียงเล็กน้อยบนผิวของเจลชิ้นใดชิ้นหนึ่งแล้วนำเจลทั้งสองชิ้นมาวางติดกัน ทิ้งไว้สักครู่ ผลงานวิจัยพบว่า เพียงแค่ 1 ชั่วโมงหลังจากเติมน้ำลงไป เจลสามารถติดกันได้อย่างแนบสนิทและมีความทนต่อแรงดึงถึง 40 เปอร์เซนต์ เมื่อเทียบกับเจลก่อนตัด และเมื่อเวลาผ่านไป 48 ชั่วโมง ความทนต่อแรงดึงของเจลนี้สามารถกลับคืนมาถึง 90 เปอร์เซ็นต์

ดังนั้น วัสดุซีโรเจล (xerogel) จึงนับว่าเป็นอีกหนึ่งทางเลือกที่สำคัญในอนาคต ซึ่งสามารถตอบโจทย์ปัญหาการขูดขีด เป็นรอย หรือแตกหักของวัสดุเครื่องใช้ได้อย่างดี ไม่แน่ว่า ในอนาคตอันใกล้พวกเราอาจจะใช้วัสดุพอลิเมอร์ หรือพลาสติกได้นานขึ้น ยกตัวอย่างเช่น ลองหลับตานึกภาพ คุณกำลังขับรถที่ทำจากวัสดุพอลิเมอร์ชนิดนี้ และเมื่อรถของคุณ เป็นรอยขูดขีดจากการชน คุณไม่จำเป็นต้องส่งซ่อม เพียงแค่รอเวลาให้รอยขูดขีด เชื่อมต่อกันเองอัตโนมัติ แค่นึกถึงก็น่าสนใจ  ที่จะรอใช้งานวัสดุเจ๋งๆแบบนี้  นอกจากนี้พวกเราอาจจะใช้วัสดุพอลิเมอร์ หรือพลาสติกได้นาน โดยไม่ต้องทิ้งให้เป็นขยะ ซึ่งนับว่าช่วยลดปัญหาการก่อขยะพลาสติกอันเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมในปัจจุบันได้อีกด้วย

 

ขอขอบคุณข้อมูลจาก : www.vcharkarn.com

0 replies

Leave a Reply

Want to join the discussion?
Feel free to contribute!

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *