‘พลาสติกอัจฉริยะ’ ทางเลือกใหม่ของหุ่นยนต์และอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความยืดหยุ่นสูง

ด้วยแรงบันดาลใจจากสิ่งรอบตัวอย่างต้นไม้ไปจนถึงปลาดาว นักวิจัยจาก University of Texas at Austin ได้สร้างพลาสติกที่มีลักษณะคล้ายกับสิ่งมีชีวิตหลากหลายชนิดขึ้น โดยพลาสติกดังกล่าวสามารถเปลี่ยนคุณสมบัติให้มีทั้งความแข็งหรือความยืดหยุ่นเฉพาะจุดได้

วัสดุแบบใหม่ที่ถูกพัฒนาขึ้นมานั้นมีทั้งความแข็ง ความทนทานในบางพื้นที่ และมีความอ่อนนุ่มหรือยืดหดได้ในบางส่วนเช่นกัน โดยความสำเร็จครั้งแรกเป็นการใช้แสงกับตัวกระตุ้นเพื่อเปลี่ยนคุณสมบัติ เช่น ความแข็ง หรือความยืดหยุ่นในโมเลกุลชนิดเดียวกัน ผลลัพธ์ที่ได้ คือ วัสดุดังกล่าวมีความแข็งแรง 10 เท่าของยางธรรมชาติ การค้นพบนี้อาจนำไปสู่การผลิตอิเล็กทรอนิกส์และหุ่นยนต์ที่มีความยืดหยุ่นเพิ่มขึ้นได้

วัสดุนี้เป็นวัสดุชนิดใหม่ที่ช่วยแก้ปัญหาในการสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีหลากหลายคุณสมบัติเช่นเดียวกับสรรพสิ่งในธรรมชาติ หากเปรียบเทียบกับแนวคิดแบบดั้งเดิมที่ใช้การผสมผสานวัสดุสังเคราะห์ที่หลากหลายเพื่อลอกเลียนแบบคุณสมบัติแล้ว วัสดุเหล่านั้นมักจะประสบความล้มเหลว ไม่ว่าจะเป็นการแยกออกจากกัน การฉีกขาดที่รอบต่อระหว่างวัสดุเป็นต้น

การพัฒนาวัสดุใหม่นี้เริ่มต้นจาก Monomer ซึ่งเป็นโมเลกุลขนาดเล็กที่ติดอยู่กับโมเลกุลอื่นได้เพื่อสร้าง Building Block ให้กลายเป็นโครงสร้างที่ใหญ่ขึ้นอย่างโพลีเมอร์ ซึ่งมีคุณสมบัติคล้ายกับโพลีเมอร์ที่ใช้ในพลาสติกทั่วไป หลังจากทดสอบกับตัวเร่งจำนวนมาก พบว่าชุดทดลองหนึ่งเมื่อเติม Monomer และแสงที่มองเห็นได้ ผลลัพธ์ที่เกิดขึ้น คือ Semicrystalline Polymer หรือโพลีเมอร์ที่อยู๋ในสถานะกึ่งผลึกที่คล้ายคลึงกับที่พบในยางสังเคราะห์ พื้นที่ที่โดนแสงนั้นจะแข็งและทนทานขึ้นในขณะที่บริเวณอื่นยังคงนุ่มและยืดหยุ่นได้ ด้วยจุดเด่นที่เป็นวัสดุชนิดเดียวกันทั้งหมดทำให้มีความทนทานและยืดหยุ่นได้มากกว่าวัสดุที่เกิดจากการผสมวัตถุดิบอันหลากหลาย

ปฏิกริยาที่เกิดขึ้นนั้นเกิดขึ้นในอุณหภูมิห้อง Monomer และตัวเร่งนั้นเป็นสิ่งที่หาได้ทั่วไป โดยนักวิจัยได้ใช้ LED สีฟ้าที่มีราคาไม่แพงเป็ฯแหล่งแสงในการทดลอง ปฏิกริยาที่เกิดขึ้นนั้นใช้เวลาน้อยกว่าหนึ่งชั่วโมง และลดการเกิดวัสดุเป็นพิษอันตราย กระบวนการที่เกิดขึ้นจึงรวดเร็ว ไม่แพง มีประสิทธิภาพทางพลังงาน และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

ที่มา:
utexas.edu