แปลและเรียบเรียง โดย มาริสา คุณธนวงศ์

ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ

นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนีย ซานตาบาร์บาร่า ห้องปฏิบัติการเอชอาร์แอล (HRL Laboratories LLC) และห้องปฏิบัติการวิจัยของกองทัพสหรัฐได้พัฒนาแผ่นวัสดุที่ยืดหยุ่นและมีโครงสร้างเป็นร่างแหขนาดเล็ก (microlattice) แต่มีความทนทานต่อแรงกระแทกได้ดีกว่าโฟมที่อยู่ในหมวกกันน็อกหรือหมวกนิรภัยที่ใช้กันในปัจจุบัน

งานวิจัยดังกล่าวได้รับการตีพิมพ์เมื่อวันที่ 27 พฤศจิกายนในวารสาร Matter และแสดงให้เห็นว่าวัสดุนี้อาจปูทางให้กับเทคโนโลยีหมวกนิรภัยที่ปลอดภัยมากยิ่งขึ้น โดยมันจะช่วยป้องกันศีรษะของผู้สวมใส่จากการเล่นกีฬาหรืออุบัติเหตุจากการขับขี่จักรยานยนต์ได้ดีกว่าเดิม

Eric Clough หัวหน้าวิจัย กล่าวว่า “เทคโนโลยีของเราสามารถปฏิวัติวงการกีฬาต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นกีฬาฟุตบอล การต่อสู้ การแข่งขันจักรยาน รวมถึงวงการหมวกนิรภัยของผู้ขับขี่จักรยานยนต์ เนื่องจากเทคโนโลยีของเราสามารถปกป้องผู้สวมใส่จากแรงกระแทกได้ดีขึ้น ทั้งยังเพิ่มการหมุนเวียนหรือระบายอากาศได้มากขึ้นด้วย”

วัสดุไมโครแลททิซนี้ทำขึ้นจากโพลิเมอร์ไวแสง (photopolymer)* ที่มีโครงสร้างคล้ายคลึงกับเหล็กดัดของหอไอเฟลที่ไม่เพียงออกแบบให้มีความแข็งแรงแล้ว แต่ยังออกแบบให้อากาศสามารถทะลุผ่านได้ ส่งผลให้ศีรษะของนักกีฬาเย็นและแห้งกว่าการสวมหมวกที่มีอยู่เดิม

วัสดุไมโครแลททิซในงานวิจัยนี้ผลิตขึ้นจากกระบวนการขึ้นรูปด้วยแสง (light casting) ซึ่งเป็นกระบวนการที่ทำให้เรซินเหลวเกิดการแข็งตัวกลายเป็นโพลิเมอร์เมื่อได้รับแสงยูวี

ทีมวิจัยอธิบายว่า เราสามารถปรับสมบัติด้านความแข็ง (stiffness) และความอ่อนนุ่ม (softness) ได้ตามความต้องการเพียงปรับสูตรส่วนผสมที่เป็นเรซินให้เหมาะกับประเภทหรือระดับของแรงกระแทกเท่านั้นก็สามารถนำไปประยุกต์ใช้กับงานที่หลากหลายได้มากยิ่งขึ้น เพราะนอกจากที่จะนำมาใช้ทำเป็นแผ่นรองในหมวกนิรภัยแล้ว ยังสามารถนำมาประยุกต์ใช้ทำบรรจุภัณฑ์กันกระแทก หรือใช้เป็นวัสดุบุภายในยานพาหนะได้ด้วย

ผลการทดสอบจากห้องปฏิบัติการเอชอาร์แอลแสดงให้เห็นว่าแผ่นดูดซับแรงกระแทกที่ทำจากวัสดุไมโครแลททิซที่สร้างขึ้นนี้มีประสิทธิภาพในการดูดซับพลังงานมากขึ้น 27 เปอร์เซ็นต์ เมื่อรับแรงกระแทกเพียงครั้งเดียว หากเทียบกับโฟมโพลีสไตรีนที่มีประสิทธิภาพดีที่สุดในปัจจุบัน และหากเทียบกับวัสดุที่ทันสมัยอย่างโฟมไวนิลไนไตรล์แล้ว แผ่นไมโครแลททิซนี้มีประสิทธิภาพในการดูดซับพลังงานมากกว่า 35 เปอร์เซ็นต์เมื่อรับแรงกระแทกซ้ำ ๆ

รู้จัก ‘โพลิเมอร์ไวแสง’

โพลิเมอร์ไวแสง (photopolymer) คือโพลิเมอร์ที่มีความไวต่อแสงซึ่งสามารถเกิดปฏิกิริยาได้เอง หรือเกิดการเปลี่ยนแปลงสมบัติทางเคมีและกายภาพเมื่อถูกแสง มีชื่อทางการค้าว่า Dycryl

ศัพท์วัสดุศาสตร์ : จากพจนานุกรมศัพท์วัสดุศาสตร์ MTEC

แหล่งข้อมูลอ้างอิงและเพิ่มเติม

  1. https://www.hrl.com/news/2019/11/27/new-pads-absorb-shock-better-than-foam-with-air-flow-and-easy-manufacture
  2. https://www.smalltechnews.com/archives/26626#
  3. https://www.sciencedaily.com/releases/2019/11/191127121223.htm
  4. https://www.sciencedaily.com/releases/2011/11/111117154643.htm
  5. งานวิจัยฉบับเต็ม Eric C. Clough, Thomas A. Plaisted, Zak C. Eckel, Kenneth Cante, Jacob M. Hundley, Tobias A. Schaedler. Elastomeric Microlattice Impact Attenuators. Matter, 2019; DOI: 1016/j.matt.2019.10.004
Scroll Up