โลกในยุคปัจจุบันมีความผูกพันธ์และพึ่งพิงพลาสติกมากเป็นประวัติการณ์แม้ว่าผลิตภัณฑ์จากปิโตรเลียมจะกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างเลวร้ายก็ตาม เมื่อเกิดการขาดแคลนตัวเลือกในการใช้งานทดแทนสืบเนื่องจากคุณสมบัติทางเชิงกลหรือกระบวนการผลิตอันซับซ้อนต่าง ๆ นักวิจัยจึงได้พัฒนาวัสดุที่ได้รับแรงบันดาลใจจากวัตถุดิบชีวภาพ
ทีมนักวิจัยจาก University of Science and Technology of China (UTSC) ได้ออกมารายงานเกี่ยวกับกรรมวิธีในการผลิตวัสดุที่มีโครงสร้างแบบเดียวกับ Nacre จากไฟเบอร์โครงสร้างแบบไม้และ Mica และเมื่อปรับมาเป็นการผลิตจำนวนมาก (Mass Production) สามารถดำเนินการได้ไมายากและยังปรับแต่งสีได้อีกด้วย
Nacre จากธรรมชาติมีลำดับโครงสร้างหลากหลายระดับคล้ายอิฐและปูนทำให้มีทั้งความแข็งแรงและความทนทาน ตั้งต้นจากจาก Nacre ทีมวิจัยได้พยายามลอกเลียนโครงสร้างของอิฐและปูนด้วยการใช้ TiO2Coated Mica Microplatelet (TiO2-mica) และ Cellulose Nanofiber (CNF) ด้วยวิธี Directional Deforming Assembly
กระบวนการนี้จะทำการกดลงไปโดยตรงที่ Hydrogel ของ TiO2-mica และ CNF ในขณะที่ยังคงขนาดระนาบไว้ ความหนาของ Hydrogel จะถูกลดลงอย่างมากและวัตถุดิบจะเกิดโครงสร้างที่เป็นระเบียบสูงอย่างอิฐและปูน เมื่อพิจารณาในระดับนาโน TiO2 Nano-grains บนพื้นผิวของ TiO2-mica นำไปสู่การกระจายพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพด้วยความเสียดทานแบบไถลในระหว่างที่ TiO2-mica ถูกดึงออกมา โครงสร้างที่เป็นลำดับในหลากหลายระดับสัดส่วนเหล่านั้นก่อให้เกิดการกระจายโหลดและความทนทานที่เพิ่มมากขึ้น
วัสดุที่ได้มานั้นมีความแข็งแรงในระดับสูงถึง ~281 MPa และความทนทาน ~11.5 MPa m1/2 ซึ่งมีค่ามากกว่า 2 เท่าเมื่อเทียบกับพลาสติกคุณภาพสูงในงานวิศวกรรม เช่น Polyamides หรือ Aromatic Polycarbonate นอกจากนี้วัสดุใหม่ยังสามารถปรับตัวเข้ากับอุณหภูมิได้ในช่วง -130 °C ถึง 250 °C ในขณะที่พลาสทิกตั่วไปจะอ่อนตัวลงได้ง่ายเมื่ออุณหภูมิสูง ทำให้กลายเป็นคู่แข่งที่สำคัญสำหรับพลาสติกจากปิโตรเลียมด้วยการใช้งานที่ปลอดภัยกว่าและมีประสิทธิภาพมากกว่า
ที่มา:
Phys.org
บทความที่เกี่ยวข้อง:
หัวพิมพ์ 3 มิติเปลี่ยนรูปร่างได้กับศักยภาพใหม่ในการพิมพ์
