วัสดุใหม่ทำจากไฮโดรเจลเสริมใยแก้ว ยืดหยุ่นแต่แข็งแรงกว่าเหล็ก 5 เท่า

นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยฮอกไกโด ประเทศญี่ปุ่น ได้พัฒนาวัสดุชนิดใหม่ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม มีความยืดหยุ่นสูง แต่แข็งแรงกว่าเหล็กถึง 5 เท่า โดยการรวมไฮโดรเจลกับผ้าทอใยแก้วเข้าด้วยกันสร้างขึ้นเป็นวัสดุที่มีความทนทานเป็นพิเศษ สามารถนำไปประยุกต์ใช้งานได้หลายอย่างด้วยคุณสมบัติที่ยืดหยุ่นแต่แข็งแรงอย่างน่าทึ่งของมัน

ไฮโดรเจล (Hydrogel) เป็นวัสดุที่ทำจากโพลิเมอร์ มีลักษณะคล้ายเยลลี่สีสันสดใส มีความอ่อนนุ่มและแตกง่าย แต่มีคุณสมบัติในการดูดซับน้ำได้ถึง 600 เท่าของน้ำหนักตัวเอง ด้วยคุณสมบัติพิเศษนี้เองจึงสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้หลากหลาย เช่น ใช้ปลูกต้นไม้ รักษาความสดของดอกไม้ระหว่างขนส่ง ใช้รักษาแผล ปิดแผลไฟไหม้น้ำร้อนลวก ใช้ทำผ้าอ้อมเด็ก ผ้าอนามัย คอนแทคเลนส์ รวมไปถึงเป็นส่วนประกอบในหุ่นยนต์

ไฮโดรเจลถูกคิดค้นขึ้นมาตั้งแต่ปี 1960 และมีการพัฒนาคุณสมบัติมาโดยตลอด ไฮโดรเจลบางชนิดมีความเหนียวและยืดตัวได้มากเป็นพิเศษและเมื่อแตกออกแล้วสามารถกลับมารวมตัวได้ใหม่ได้ง่าย เหมาะที่จะทำเป็นกระดูกอ่อนเทียม มีการพัฒนาสร้างนาโนไฮโดรเจล (Nanohydrogel) ขึ้น เพื่อใช้เป็นสารนำส่งยาที่สามารถตอบสนองสภาวะต่างๆที่เปลี่ยนไปได้

ในงานวิจัยใหม่นี้นักวิจัยนำไฮโดรเจลรวมเข้ากับผ้าใยแก้วกลายเป็นวัสดุที่พิเศษอีกชนิดหนึ่ง มีความทนทานกว่าผ้าใยแก้ว 25 เท่า ทนทานกว่าไฮโดรเจลอย่างเดียว 100 เท่า และแข็งแรงกว่าเหล็ก 5 เท่า

เมื่อทีมวิจัยนำไฮโดรเจลชนิดโพลีแอมโฟไลต์ (Polyampholyte) ที่พวกเขาพัฒนาขึ้น มารวมกับผ้าใยแก้วที่เส้นใยเล็กมากขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางเพียง 10 ไมครอน พวกเขาพบว่าพันธะไอออนิก (Ionic bond) ระหว่างเส้นใยกับไฮโดรเจลได้สร้างความแข็งแรงให้กับไฮโดรเจลเสริมใยแก้วนี้อย่างน่าทึ่ง

“ไฮโดรเจลเสริมใยแก้วซึ่งมีน้ำอยู่ 40% เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม” Jian Ping Gong หนึ่งในทีมวิจัยกล่าว “วัสดุนี้มีศักยภาพในการประยุกต์ใช้งานได้หลายอย่างด้วยคุณสมบัติความทนทานและความยืดหยุ่นของมัน เช่น สามารถใช้ทำเอ็นเทียมที่รับแรงดึงสูงได้”

น่าสนใจว่าจะมีการพัฒนาต่อยอดและประยุกต์ใช้ไฮโดรเจลเสริมใยแก้วในรูปแบบใดบ้าง ที่จะทดแทนวัสดุแบบเดิมด้วยคุณสมบัติที่ดีกว่า ราคาถูกกว่า และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

 

ข้อมูลและภาพจาก inhabitat, newatlas