แปลและเรียบเรียง โดย มาริสา คุณธนวงศ์

หากท่านคิดว่าข่าวนี้มีประโยชน์มากน้อยแค่ไหน รบกวนโหวตให้คะแนนด้านบนด้วยนะคะ

ลองจินตนาการดูว่าถ้าคุณจำเป็นต้องขับรถไปทำธุระและต้องหาที่จอดรถในย่าน ธุรกิจที่มีราคาที่ดินค่อนข้างสูงแน่นอนว่าพื้นที่ที่จอดรถในย่านดังกล่าว มักจะแคบและจำกัด ซึ่งอาจทำให้คุณถอยรถพลาดไปครูดกับเสาคอนกรีตจนทำให้รถของคุณเป็นรอยครูด หรือรอยขูดขีดได้ อย่างไรก็ตามแม้ว่าความเสียหายที่เกิดจะเป็นเพียงรอยครูดเล็กๆก็ตาม แต่ค่าใช้จ่ายในการซ่อมที่ตามมานั้นนับว่าค่อนข้างสูงทีเดียว แล้วจะดีแค่ไหนถ้ารถของคุณจะไม่เหลือรอยขูดขีดให้เห็นอีกต่อไป

ปัจจุบันเทคโนโลยีด้านวัสดุมีความก้าวหน้าไปอย่างมาก นักวิจัยต่างพยายามคิดค้นวัสดุใหม่ๆ ที่เป็นประโยชน์ต่อมนุษย์ โดยเฉพาะเพื่อแก้ปัญหาในชีวิตประจำวัน อย่างสารเคลือบพอลิเมอร์กันรอยขูดขีดที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้ ซึ่งเป็นผลงานวิจัยที่เกิดจากความร่วมมือถึง 3 สถาบันได้แก่ สถาบัน Adolphe Merkle ของมหาวิทยาลัย Fribourg สวิตเซอร์แลนด์ มหาวิทยาลัย Case Western Reserve เมืองคลีฟแลนด์ สหรัฐอเมริกา และ ห้องปฏิบัติการวิจัยทหารบกสหรัฐอเมริกา (Us Army Research Laboratory) ที่จะช่วยจัดการกับปัญหารอยขูดขีดรอบๆรถโดยมันจะทำหน้าที่เป็นตัวสมานให้พื้นผิวของยานพาหนะกลับคืนสู่สภาพเดิมได้โดยอาศัยแสงยูวีเพียงหนึ่งนาทีเท่านั้น

แนวคิด “เลียนแบบธรรมชาติ”
 

แนวความคิดของสารเคลือบพอลิเมอร์กันรอยขูดขีดที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้นี้เกิดจากการเลียนแบบความสามารถพิเศษของเนื้อเยื่อชีวภาพหรือผิวหนังของมนุษย์ที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้เมื่อเกิดบาดแผล แต่กระบวนการซ่อมแซมของพอลิเมอร์จะเกิดง่ายกว่ากระบวนการซ่อมแซมของเนื้อเยื่อเพราะไม่จำเป็นต้องทำให้รอยครูดชิดติดกันเหมือนกับบาดแผลที่ต้องเย็บติดกันเสียก่อน เนื้อเยื่อจึงจะมีการซ่อมแซมตัวเองได้ (ดังภาพ )
เมื่อได้แนวคิดดังกล่าวแล้ว เหล่าบรรดานักวิจัยในทีมจึงพิจารณาพอลิเมอร์หลายชนิดอย่างเป็นระบบ โดย พวกเขาค้นคว้าหาวัสดุที่มีทั้งสมบัติทางกลและความสามารถในการซ่อมแซมที่เหมาะสมจนในที่สุดพวกเขาก็พบว่ากระบวนการรวมตัว (assembly process) ของพอลิเมอร์มีตัวขับเคลื่อนปฏิกิริยาที่สำคัญคือไอออนของโลหะ โดยมันจะทำหน้าที่เป็นกาวโมเลกุลที่ได้รับคำสั่งให้ทำงานและหยุดทำงานจากการกระตุ้นด้วยแสง  (light-switchable molecular glue) ดังนั้นพวกเขาจึงได้พอลิเมอร์ที่มีโครงสร้างเป็นโมเลกุลสั้นๆเชื่อมต่อกันเป็นสายโซ่ยาวด้วยไอออนของโลหะ และเรียกพอลิเมอร์ชนิดนี้ว่าเป็น เมทัลโลซุปปราโมเลคิวลาร์ พอลิเมอร์ (metallo – supramolecular polymer) โครงสร้างดังกล่าวจะแตกต่างจากพอลิเมอร์ทั่วไปที่ประกอบไปด้วยสายโซ่โมเลกุลยาวหลายแสนอะตอม 
 

กลไกการซ่อมแซมตัวเองของเมทัลโลซุปปราโมเลคิวลาร์พอลิเมอร์

 

อย่างไรก็ตาม พอลิเมอร์ที่ซ่อมแซมตัวเองได้ในงานวิจัยที่ผ่านมาส่วนใหญ่จะอาศัยความร้อนเป็นตัวกระตุ้นเพื่อให้เกิดกระบวนการซ่อมแซม ซึ่งในการให้ความร้อนบนพื้นที่ที่ต้องการซ่อมแซมเป็นสิ่งที่ควบคุมได้ยาก โดยเฉพาะรอยแยกที่ค่อนข้างเล็กเพราะความร้อนอาจแพร่ไปยังพื้นที่อื่นที่ไม่มีความเสียหายทำให้พื้นที่ดังกล่าวไม่สามารถใช้งานได้ ดังนั้นวัสดุที่ซ่อมแซมตัวเองได้ในงานวิจัยนี้จึงออกแบบให้อาศัยแสงเป็นตัวกระตุ้นแทนการใช้ความร้อน เนื่องจากการใช้แสงสามารถควบคุมให้ใช้เฉพาะที่ได้ง่ายกว่าความร้อน ซึ่งถ้าหากเราเลือกที่จะซ่อมแซมเฉพาะบริเวณที่เสียหายได้ พื้นที่บริเวณอื่นที่ไม่เกี่ยวข้องก็ยังคงใช้งานได้ตามปกติ