User Rating: 3 / 5

Star ActiveStar ActiveStar ActiveStar InactiveStar Inactive
 

แปลและเรียบเรียง โดย มาริสา คุณธนวงศ์

หากท่านคิดว่าเนื้อหานี้มีประโยชน์มากน้อยแค่ไหน รบกวนโหวตให้คะแนนด้านบนด้วยนะคะ

 

 

พลาสติกที่ฝังด้วยอนุภาคนาโนช่วยให้แชมพูที่หนืดสามารถไหลออกจากขวดจนถึงหยดสุดท้ายได้อย่างง่ายดาย อนุภาคนาโนดังกล่าวทำจากซิลิกาที่เป็นส่วนประกอบของทรายซึ่งมีราคาถูก และสามารถผลิตได้ในปริมาณมาก

ผลิตภัณฑ์ที่หลงเหลืออยู่ในขวดที่ต้องจำใจทิ้งไปอาจสร้างความรำคาญใจเล็กน้อยให้แก่ผู้อุปโภค แต่อย่างไรก็ตาม ปัญหานี้ไม่ได้เกิดกับผู้อุปโภคเท่านั้น แต่มันกลายเป็นปัญหาทางสิ่งแวดล้อมที่น่ากังวลเลยทีเดียว

Bharat Bhushan หนึ่งในทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยรัฐโอไฮโอ โคลัมบัส กล่าว “คุณโยนขวดทิ้งไปทั้งที่ยังเหลือสารเคมีที่รุนแรงเหล่านั้นอยู่ในขวด”

ในปัจจุบันมีการออกแบบและวิจัยสารเคลือบรูปแบบต่างๆเพื่อให้ของเหลวไม่ติดกับภาชนะบรรจุภัณฑ์อยู่แล้ว แต่ส่วนใหญ่สารเคลือบเหล่านั้นได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้กับของเหลวที่เป็นอาหาร เช่น น้ำผลไม้หรือซอสมะเขือเทศเท่านั้น ไม่สามารถใช้ได้กับของเหลวจำพวกแชมพู สบู่เหลวหรือน้ำยาซักผ้า โดยหลักการแล้วการทำให้ซอสมะเขือเทศไม่ติดขวดนั้นเป็นเรื่องที่ง่ายกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับผลิตภัณฑ์ประเภทแชมพู แต่ในงานวิจัยนี้ ทีมได้คิดค้นสารเคลือบชนิดใหม่ที่สามารถใช้กับของเหลวทั่วไปและรวมถึงของเหลวประเภทแชมพูที่จัดการได้ยากกว่าซอสมะเขือเทศได้อีกด้วย

ความตึงผิว..หัวใจสำคัญ

 

ภาพจาก http://icdn5.digitaltrends.com/image/nearly-empty-condiment-bottles-1024x685.jpg

https://thekenyonthrill.files.wordpress.com/2016/03/ketchup2.jpg

ทีมอธิบายว่า หัวใจสำคัญที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบสารเคลือบคือความตึงผิว (surface tension)โดยปกติแล้วในซอสมะเขือเทศหรือซอสที่มีส่วนประกอบหลักเป็นน้ำจะมีความตึงผิวที่สูง เพราะโมเลกุลของน้ำจะยึดติดกันและกันมากกว่าที่จะยึดติดกับพื้นผิวด้านในขวดพลาสติก แต่สำหรับของเหลวประเภทแชมพูที่มีสารลดแรงตึงผิว (surfactant) ซึ่งเป็นโมเลกุลอินทรีย์ที่ทำให้เกิดฟอง (soapy) นั้นจะทำให้แชมพูมีแรงตึงผิวที่ต่ำลง ยิ่งแรงตึงผิวลดต่ำลงมากเท่าใดการเกาะติดพื้นผิวพลาสติกก็ยิ่งดีขึ้น ผลิตภัณฑ์จึงมักติดอยู่ตามด้านข้างหรือฝาขวดของบรรจุภัณฑ์ การพัฒนาสารเคลือบสำหรับบรรจุภัณฑ์ที่ใช้บรรจุของเหลวประเภทแชมพูนั้นนับว่าเป็นความท้าทายที่ทีมต้องหาวิธีเอาชนะสมบัติของสารลดแรงตึงผิวดังกล่าวให้ได้

 

ออกแบบพื้นผิวภายในให้ลื่นด้วยโครงสร้างตะขอ

เพื่อสร้างพื้นผิวที่มีความลื่น ทีมเลือกใช้อนุภาคซิลิกาที่มีขนาดนาโนนำมาใส่ลงในของเหลวที่เรียกว่า ‘ไซลีน’และนำไปปั่นให้เข้ากัน จากนั้นนำส่วนผสมดังกล่าวไปใส่ในโถที่บรรจุชิ้นพลาสติกไว้ภายในและนำโถมาให้ความร้อนในเวลาต่อมา

ขณะที่ให้ความร้อนนั้นอนุภาคนาโนซิลิกาจะชนกระทบกันในชิ้นพลาสติกและฝังตัวลงไปจนเกิดเป็นโครงสร้างคล้ายตัววายหรือคล้ายตะขออยู่เหนือพื้นผิวพลาสติก เมื่อพลาสติกเย็นตัวลง พลาสติกโดยรอบตะขอจะแข็งตัวซ้ำอีกครั้งและยึดตะขอซิลิกาไว้อย่างแน่นหนา ต่อมาในขั้นตอนสุดท้าย ทีมนำพื้นผิวพลาสติกที่ได้มาบำบัดด้วยแสงยูวีและเคลือบด้วยสารเคมีที่เรียกว่าฟลูออโรไซเลน (fluorosilane) ซึ่งเป็นโมเลกุลที่เป็นกลาง (neutral molecule) ไม่จับกับของเหลว จนในที่สุดก็ได้พื้นผิวพิเศษที่มีโครงสร้างของตะขอซิลิกาและฟลูออโรไซเลนที่สามารถป้องกันไม่ให้ของเหลวสัมผัสพื้นผิวพลาสติกได้ นอกจากนี้ด้วยสมบัติของซิลิกาที่ไม่ดึงดูดของเหลวก็ทำให้โมเลกุลของแชมพูไม่สามารถเกาะติดพื้นผิวแต่กลับไหลลื่นข้ามพื้นผิวที่ขรุขระในชวดได้อย่างง่ายดาย

 

ภาพแสดงโครงสร้างที่มีลักษณะเหมือนตะขอฟูฟ่องช่วยให้แชมพูไม่เกาะติดพื้นผิว

ภาพเปรียบเทียบการไหลของน้ำยาซักผ้าที่ถูกเทลงบนแผ่นพลาสติกพอลิคาร์บอเนต ภาพซ้ายเป็นพอลิคาร์บอเนตทั่วไป ภาพขวา เป็นพอลิคาร์บอเนตที่ทีมเตรียมขึ้น

 

 

Sushant Anand จากมหาวิทยาลัยอิลินอยส์ในชิคาโกกล่าวว่า การทำให้ปริมาณของแชมพูที่ต้องทิ้งไปโดยเปล่าประโยชน์ลดลงนั้นถือว่าเป็นการช่วยประหยัดทรัพยากรได้อย่างมาก จริงๆแล้วถ้าหากมองปริมาณผลิตภัณฑ์ที่ต้องเสียไปต่อขวดเพียงแค่ 1 ถึง 2 เปอร์เซ็นต์ก็อาจดูไม่เป็นเรื่องใหญ่นัก แต่ถ้าหากลองคิดว่าจำนวนขวดที่ถูกทิ้งมีจำนวนนับพันล้านขวดแล้วล่ะก็ ปริมาณของผลิตภัณฑ์โดยรวมที่ต้องถูกโยนทิ้งมีความแตกต่างกันอย่างมากเลยทีเดียว

Michael Nosonovsky จากมหาวิทยาลัยวิสคอนซินในมิล กล่าวว่า นักพัฒนาวัสดุทำหน้าที่ได้ดีในการเปลียนไอเดียที่ฉลาดให้เป็นเทคโนโลยีที่สามารถนำมาใช้ได้ แม้ว่าหลักการนี้เป็นที่รู้จักกันมาตั้งแต่สิบปีที่แล้วแต่มันก็ไม่ง่ายต่อการผลิต นี่จึงดูเหมือนเป็นความก้าวหน้าที่ดี

 

ทิ้งท้าย

เทคโนโลยีดังกล่าวสามารถนำไปประยุกต์ใช้งานได้อย่างหลากหลายนอกเหนือจากผลิตภัณฑ์ที่กล่าวมาแล้ว โดยสามารถนำไปทำเป็นพื้นผิวที่ปลอดเชื้อที่สามารถป้องกันการเกาะติดของแบคทีเรียได้ซึ่งเหมาะกับการนำไปประยุกต์ใช้กับวัสดุทางการแพทย์และบรรจุภัณฑ์อาหารได้อีกด้วย

ข้อมูลอ้างอิงและเพิ่มเติม

https://news.osu.edu/news/2016/06/26/shampoo

http://phys.org/news/2016-06-coating-soap-cleanly-plastic-bottles.html

https://www.newscientist.com/article/2095066-shampoo-bottles-get-nano-makeover-to-squeeze-out-every-drop/