แปลและเรียบเรียง โดย อรวรรณ สัมฤทธิ์เดชขจร

ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ

ภาพจาก https://newatlas.com/self-lubricating-earthworm-material/57209/

เครดิตภาพ: Leibniz Institute for New Materials

นักวิทยาศาสตร์จาก Leibniz Institute for New Materials (INM) เยอรมนี ได้สร้างวัสดุที่มีกลไกเลียนแบบผิวไส้เดือน โดยคาดว่าวัสดุใหม่นี้จะสามารถประยุกต์ใช้งานได้ทั้งในวงการอุตสาหกรรมและชีวการแพทย์

หากสังเกตผิวไส้เดือน แม้จะชอนไชในดินที่เปียกแฉะแต่ผิวของมันก็ยังคงสะอาดเอี่ยม ทั้งนี้เพราะว่าผิวของมันสามารถสร้างชั้นของสารหล่อลื่นได้ซ้ำแล้วซ้ำเล่าเพื่อป้องกันสิ่งสกปรกติดผิว

นักวิทยาศาสตร์จาก INM สร้างวัสดุที่มีกลไกเลียนแบบธรรมชาติดังกล่าว โดยพัฒนาโครงสร้างของวัสดุให้สามารถปล่อยสารหล่อลื่นมาเคลือบผิวเมื่อได้รับความดัน จึงช่วยลดแรงเสียดทานและป้องกันการเจริญเติบโตของจุลชีพ นักวิทยาศาสตร์คาดว่าจะสามารถนำวัสดุนี้ไปใช้ประโยชน์ทั้งในอุตสาหกรรมและชีวการแพทย์ ในกรณีที่ต้องการให้อุปกรณ์สามารถเลื่อนไหลอย่างราบรื่นไปในสภาวะแวดล้อมที่เป็นของแข็ง

วัสดุที่หล่อลื่นตัวเองได้ภายใต้ความดัน

ภาพจาก https://phys.org/news/2018-11-earthworms-material-lubricates.html

เครดิตภาพ: Credit: Iris Maurer

วัสดุชนิดใหม่นี้พัฒนาจากพลาสติกอ่อน (soft plastic) โดยมีน้ำมันซิลิโคนเป็นสารหล่อลื่นอยู่ภายในเนื้อวัสดุ เมื่อวัสดุได้รับแรงดัน หยดน้ำมันจะเปลี่ยนรูปร่าง ค่อยๆ ไหลออกมาจากช่องเปิด และกระจายไปทั่วพื้นผิววัสดุ กลายเป็นชั้นหล่อลื่นที่ช่วยขจัดสิ่งสกปรก เมื่อแรงดันลดลง น้ำมันซิลิโคนก็จะกลับมาอยู่ในรูปหยดของเหลวอีกครั้ง ซึ่งชั้นที่ทำหน้าที่ขจัดสิ่งสกปรกนี้สามารถเกิดขึ้นได้ซ้ำแล้วซ้ำเล่าเมื่อวัสดุได้รับแรงดัน คล้ายๆ กับระบบการหายใจ

โครงสร้างพื้นผิวของวัสดุชนิดใหม่นี้มีบทบาทสำคัญมาก นักวิทยาศาสตร์ได้รับแรงบันดาลใจจากผิวของไส้เดือนที่จริงๆ แล้วไม่เรียบแต่ขรุขระ และด้วยความขรุขระนี้เองที่ทำให้เกิดฟิล์มของสารหล่อลื่นอย่างสม่ำเสมอและติดแน่น ทำให้มีประสิทธิภาพยาวนาน นักวิทยาศาสตร์ได้เปรียบเทียบประสิทธิภาพของการหล่อลื่นระหว่างโครงสร้างขรุขระและผิวเรียบ พบว่า วัสดุที่มีโครงสร้างผิวขรุขระสามารถทนต่อแรงเสียดทานได้ถึง 10,000 ครั้ง ขณะที่ผิวเรียบทนได้เพียง 300 ครั้ง

โครงสร้างผิวของสัตว์บางชนิดก็เป็นต้นแบบที่ทำหน้าที่ลดแรงเสียดทานได้เช่นกัน แต่ส่วนใหญ่มักเกิดในสิ่งแวดล้อมที่เป็นของเหลว งานวิจัยนี้เป็นครั้งแรกที่สามารถลดแรงเสียดทานในสิ่งแวดล้อมที่เป็นของแข็ง โดยอาศัยแรงบันดาลใจจากไส้เดือน สัตว์ที่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างลื่นไหลในสิ่งแวดล้อมที่เป็นของแข็งนั่นเอง

สนใจอ่านข้อมูลเพิ่มเติมที่

Scroll Up