วัสดุมหัศจรรย์แห่งอนาคตที่มีอยู่จริงในวันนี้!

บางครั้งความก้าวหน้าของเทคโนโลยีก็ทำให้อนาคตใกล้เข้ามาขึ้นทุกวัน

        เมื่อมีการพัฒนาวัสดุต่างๆให้ดีมากยิ่งขึ้น และนี่คือวัสดุใหม่ที่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน เทฟลอนคือตัวอย่างที่สมบูรณ์แบบ แต่ไม่ใช่เพียงแค่นั้น ยังมีวัสดุแห่งอนาคตอื่นๆ อีกที่ทำให้คุณรู้ว่าพรุ่งนี้กำลังมาถึงแล้ว

[ads]

เทฟลอน สารเคลือบมหัศจรรย์

        สารเคลือบมหัศจรรย์ของดูปองต์ ด๊อกเตอร์ Roy J. Plunkett วิศวกรของบริษัทดูปองต์ค้นพบสารเทฟลอน (Teflon) โดยบังเอิญในขณะที่เขากำลังทดสอบหาสารทำความเย็นตัวใหม่ และเปิดตัวสารเทฟลอนในสินค้าประเภทชิ้นส่วนของเครื่องจักรที่เคลือบสารเทฟลอนในปี 1946 แต่ในขณะนั้นการใช้สารเทฟลอนยังมีข้อจำกัดเฉพาะสินค้าอุตสาหกรรม

        จนกระทั่งช่วงกลางของทศวรรษที่ 1950 จึงมีเริ่มมีการผลิตเครื่องครัวที่เคลือบด้วยสารเทฟลอนออกวางจำหน่าย ด้วยคุณสมบัติของสารเทฟลอนที่มีความลื่นมากเนื่องจากสารมีค่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานต่ำ ผู้ผลิตจึงนำมาใช้เป็นสารเคลือบพื้นผิว เช่น เครื่องครัว เพื่อลดปัญหาอาหารติดกระทะ และลดปริมาณไขมันที่เกิดจากการประกอบอาหารด้วย เรียกได้เทฟลอนว่าเป็นวัสดุแห่งอนาคตชิ้นแรกที่เรารู้จักเลยก็ว่าได้

D3O เจลส้มกันกระแทก

เจลดูดซับแรงที่เรียกว่า D3O สร้างโดย Richard Palmer วิศวกรชาวอังกฤษในปี 1999 ได้เข้ามาเป็นองค์ประกอบหนึ่งของเสื้อผ้า รองเท้า รวมไปถึงอุปกรณ์ทางการทหาร ดูจากภาพแล้วอาจจะเห็นเป็นแค่เจลสีส้มอ่อนนุ่มเมื่อนวดด้วยมือ แต่เมื่อใดก็ตามที่มันได้รับแรงกระแทก โมเลกุลเล็กๆ ที่เป็นองค์ประกอบของวัสดุนี้จะจับกันแน่นเป็นของแข็งและดูดซับพลังงานจากอาวุธหรืออุปกรณ์ที่เข้ามากระแทกมันอย่างรวดเร็ว

อันที่จริงแล้ววัสดุนี้ถูกนำมาใช้ในการทำชุดเล่นสกีเพื่อช่วยป้องกันอุบัติเหตุในระหว่างการเล่น ซึ่งแน่นอนอยู่แล้วว่าการถูกกระแทกที่ความเร็ว 60 เมตรต่อชั่วโมงนั้นไม่ได้น่ายินดีเท่าไรนัก ดังนั้นเทคโนโลยีวัสดุดีทรีโอนี้สามารถช่วยได้

กราฟิน

     คาร์บอน มีอะไรที่มันทำไม่ได้บ้าง? เพชร บัคกี้บอล ท่อนาโนคาร์บอน และเส้นใยไฟเบอร์ ทั้งหมดที่กล่าวมาเป็นสิ่งที่แสดงให้เห็นถึงความสามารถของคาร์บอน และตอนนี้กราฟิน ก็เป็นอีกวัสดุหนึ่งที่ได้มาจากการพัฒนาของคาร์บอน ซึ่งสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้หลากหลาย

      กราฟินเป็นโครงสร้างการจัดเรียงตัวของคาร์บอนอะตอมแบบวงหกเหลี่ยม (Hexagonal configuration) ในแนวราบคล้ายแผ่นตาข่าย จึงทำให้มันโปร่งใส และด้วยการจัดเรียงของอะตอมคาร์บอนที่เป็นระเบียบทำให้มันเป็นวัสดุที่แข็งที่สุด ทั้งยังนำความร้อน และนำไฟฟ้าได้ดี ด้วยความสามารถนี้ วันหนึ่งกราฟินอาจเข้ามาแทนที่ซิลิกอนและชิปประมวลผลในเครื่องอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ แต่ในความเป็นจริงแล้วศักยภาพของ กราฟินอาจไปไกลได้มากกว่านั้น

บัคกี้บอล

     แข็งแรงกว่าเพชรก็ “บัคกี้บอล” ซึ่งเป็นโครงสร้างโมเลกุลที่ประกอบไปด้วยคาร์บอน60-100 อะตอมจัดเรียงตัวคล้ายทรงกลมกลวงๆ คล้ายโดมgeodesic ด้วยเหตุนี้ บัคกี้บอลจึงกลายไปเป็นชื่อของสถาปัตยกรรมแห่งจินตนาการ “Buckminster Fuller” 
นักวิทยาศาสตร์นำเอาโมเลกุลมหัศจรรรย์นี้มาประยุกต์ใช้เป็นยารักษาโรคต่างๆ รวมไปถึงตัวนำส่งยาแบบนำวิถี (drug delivery) นอกจากนี้ยังมีการนำไปใช้ประโยชน์ในงานด้านนาโนอื่นๆ อีกด้วย

ล่องหน เช่นแฮรี่พอตเตอร์

     เรามีแฮรี่พอตเตอร์กับผ้าคลุมล่องหนที่ทำให้เราอยากหายตัวได้ และแน่นอนนักวิทยาศาสตร์ให้ความสนใจกับแนวคิดนี้มาก นักวิทยาศาสตร์บางกลุ่มเช่น  นักวิทยาศาสตร์ที่เบิร์กลีย์ ได้คิดค้นผ้าคลุมบางพิเศษที่สามารถเลียนแบบรูปร่างของวัตถุและปกปิดไม่ให้ถูกแสงที่มองเห็นได้ตรวจจับได้ แต่ก็ยังเป็นผ้าคลุมที่ยังมีขนาดเล็กระดับไมโครเมตรอยู่ ซึ่งนั่นก็ช่วยในการต่อยอดการสร้างวัสดุแห่งเทคโนโลยีในอนาคตได้ไม่ยาก

Aerogel

       หลายคนคงรู้จักวัสดุนี้ดีในชื่อของวัสดุที่องค์การนาซาใช้เพื่อไปดักจับอนุภาคฝุ่นจากดาวหาง Wild 2 ในโครงการ Stardust

      แอโรเจลเป็นวัสดุที่มีรูพรุน เบา ซึ่งสังเคราะห์มาจากเจลที่ถูกแทนที่ด้วยอากาศถึง 99.8% โดยปริมาตร จึงเป็นวัสดุมีลักษณะเป็นของแข็งที่มีความหนาแน่นน้อยมาก มีความโปร่งแสง (แต่ไม่โปร่งใส) อีกทั้งยังเป็นฉนวนกันความร้อนได้ดี

      เนื่องด้วยโครงสร้างเป็นรูพรุนที่มีขนาดเล็กระดับโมครอน ความสามารถที่พิเศษของแอโรเจลอีกอย่างหนึ่งคือ มันสามารถที่จะรับน้ำหนักได้ดี ซึ่งในทางทฤษฎีแล้วสามารถรองรับน้ำหนักได้มากกว่าน้ำหนักของตัวเองถึง 500-4,000 เท่าเลยทีเดียว

       ด้วยคุณสมบัตินานัปการของวัสดุมหัศจรรย์นี้ มันจึงถูกนำไปใช้ประโยชน์ในหลายด้าน ทั้งใช้เป็นสารเคมีในการดูดซับทำความสะอาด ในเชิงฟิสิกส์อนุภาคใช้เป็นส่วนประกอบในเครื่องตรวจจับรังสีCherenkov ตลอดจนองค์การนาซาได้มีการนำวัสดุนี้ไปใช้เป็นฉนวนกันความร้อนสำหรับยานสำรวจดาวอังคาร (Mars Rover)และชุดอวกาศ ทั้งนี้แอโรเจลยังมีการนำมาใช้ประโยชน์ในด้านอื่นๆ อีกมากมาย

แก้วแข็งแรงพอกับเหล็ก

      นักวิทยาศาสตร์พยายามปรับปรุงคุณสมบัติของแก้วให้มีความแข็งแรงขึ้นเพื่อเหมาะกับการใช้งานในด้านต่างๆ เช่น กระจกของตึกสูง รวมไปทั้งหน้าจอสมาร์โฟนหรือแท็บเล็ต และเมื่อไม่นานมานี้เอง นักวิทยาศาสตร์ได้ปรับปรุงคุณสมบัติของแก้วได้เป็นแก้วชนิดใหม่ที่มีความแข็งแรงพอมากกว่าโลหะ และแข็งแรงพอๆ กับเหล็กได้แล้ว โดยใช้เทคนิค aerodynamic levitation ในการผสมส่วนผสมของแก้วชนิดใหม่ที่มีเพิ่มออกไซด์ของโลหะมากขึ้น แต่การผลิตวัสดุชิ้นนี้ยังสามารถทำได้ในชุดการทำงานเล็กๆ อยู่ ยังต้องมีการพัฒนาต่อไป

อ้างอิง :
weburbanist.com/2009/06/16/10-fantastic-futuristic-materials-that-actually-exist/
www.mtec.or.th/index.php/2013-05-29-09-06-21/2013-05-29-09-39-49/77- 
https://en.wikipedia.org/wiki/Buckminsterfullerene 
https://en.wikipedia.org/wiki/Aerogel 
www.mtec.or.th/index.php/2013-05-29-09-06-21/2013-10-29-04-40-02/137-aerogel-nasa-stardust

ภาพจาก :  weburbanist.com

ที่มา : www.vcharkarn.com