แปลและเรียบเรียง โดย อรวรรณ สัมฤทธิ์เดชขจร

ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ

วัสดุเคลือบแข็งสีรุ้งบนผิวไข่มุกและด้านในของเปลือกหอยเป็นวัสดุธรรมชาติที่มีสมบัติแข็ง แข็งตึง และเสถียรอย่างยิ่ง นักวิทยาศาสตร์จึงต้องการสร้างวัสดุเลียนแบบเพื่อนำไปใช้ในงานด้านต่างๆ

ไข่มุกธรรมชาติมีโครงสร้างจุลภาคคล้ายกำแพงอิฐ เกิดจากแผ่นแคลเซียมคาร์บอเนตที่เรียงซ้อนกัน เชื่อมต่อกันด้วยแร่ธาตุ และปิดทับด้วยซีเมนต์ซึ่งเป็นสารไบโอโพลิเมอร์

ภาคตัดขวางแสดงโครงสร้างของไข่มุกเทียม

ภาพจาก https://phys.org/news/2018-12-custom-made-artificial-mother-of-pearl.html

เครดิตภาพ: Kunal Masania / ETH Zurich

ทีมวิจัยจากเอเทฮา (ETH) ได้ศึกษาโครงสร้างของไข่มุกและสังเคราะห์วัสดุใหม่เพื่อเลียบแบบโครงสร้างดังกล่าว โดยใช้กระบวนการพิเศษ ทีมวิจัยใช้แผ่นอะลูมิเนียมออกไซด์ที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์แทนแคลเซียมคาร์บอเนต โดยแขวนลอยในของเหลวและอยู่ภายใต้สนามแม่เหล็กหมุน (rotating magnetic field) เพื่อปรับทิศทางการจัดเรียงตัวของแผ่นให้ไปในทางเดียวกันเหมือนกำแพงอิฐ จากนั้นเติมอีพอกซีเรซินพร้อมด้วยอนุภาคไทเทเนียมไดออกไซด์ แล้วนำสารผสมนี้วางภายใต้ความดันสูงพร้อมให้ความร้อนที่อุณหภูมิประมาณ 1000ºC ทำให้เรซินแข็งขึ้นเป็นซีเมนต์ ส่วนไทเทเนียมไดออกไซด์หลอมเหลวที่อุณหภูมิ 800ºC กลายเป็นสะพานเชื่อมระหว่าง “อิฐ” ในขณะที่แผ่นอะลูมิเนียมออกไซด์ไม่หลอมเหลว

ทันทีที่วัสดุเย็นลงจะได้ผลิตภัณฑ์ที่เหมือนไข่มุก นับเป็นครั้งแรกของโลกในการรวมสมบัติความแข็งตึง ความแข็งแรง และความเหนียวเข้าด้วยกัน อีกทั้งเป็นไปได้ที่จะปรับเปลี่ยนสมบัติทางกายภาพเหล่านี้ด้วยการควบคุมความดันและอุณหภูมิที่ใช้ในการสังเคราะห์ ทีมวิจัยคาดว่าเทคโนโลยีนี้จะสามารถนำไปใช้ในงานก่อสร้าง การบิน หรือการออกแบบยานอวกาศ

สนใจอ่านข้อมูลเพิ่มเติมที่

Scroll Up