เทคโนโลยีที่ 10: เทคโนโลยีสุดยอดวัสดุ (Advanced Material)

เทคโนโลยีที่ 10: เทคโนโลยีสุดยอดวัสดุ (Advanced Material)

Cr.


ผมคิดว่าท่านผู้อ่านน่าจะรู้จัก หรือ เคยชมภาพยนตร์เรื่อง “คนเหล็ก” ที่มีนำแสดงโดยพระเอกนักกล้าม “อาร์โนลด์ อาลอยส์ ชวาร์เซเน็กเกอร์ ” ภาพยนตร์เรื่องนี้ มีด้วยกัน 3 ภาค โดยภาคสุดท้ายจะมีหุ่นยนต์สาวสวย นักฆ่า ที่มีความทันสมัยสุด วัสดุที่ใช้ในการสร้างหุ่นยนต์ดังกล่าวมีความทนทาน มีขีดความสามารถในการรวมตัวกันได้ ถึงแม้จะถูกยิงด้วยปืนขนาดต่างๆ ทั้งปืนเล็ก ปืนยิงลูกระเบิด.....นั่นคือ เรื่องราว จินตนาการในภาพยนตร์ ซึ่งดูแล้วไม่น่าจะเป็นไปได้ในโลกแห่งความเป็นจริง.....

Smart Material หรือ วัสดุฉลาด

ในช่วง 2-3 ทศวรรษที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบวิธีการในการสร้างวัสดุรูปแบบใหม่ ที่มีคุณสมบัติที่เรียกได้ว่าเป็น “สุดยอดวัสดุ” ยกตัวอย่างเช่น วัสดุฉลาด (Smart Material หรือ Intelligent Material) ซึ่งเป็นวัสดุที่สามารถรับรู้การเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมที่มันทำงานอยู่ และตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงเหล่านั้นตามรูปแบบที่มีการกำหนดไว้ก่อนล่วงหน้าเหมือนพฤติกรรมของสิ่งมีชีวิต วัสดุฉลาดที่กล่าวถึง ประกอยด้วยส่วนประกอบสำคัญ 2 ส่วน ดังนี้ 1) เซนเซอร์ (sensors) คือตัวที่ทำหน้าที่รับแรงกระตุ้นจากสิ่งแวดล้อม ตัวอย่างเช่น เส้นใยนำแสง, วัสดุเพียโซอิเล็กทริก  (เซรามิคที่สามารถเปลี่ยนความดันให้เป็นพลังงาน หรือเปลี่ยนพลังงานให้เป็นความดัน), อุปกรณ์ไฟฟ้าเครื่องกลระดับไมโคร, และ 2) แอคซูเอเตอร์ (actuator) คือส่วนที่มีหน้าที่ตอบสนองและปรับเปลี่ยนรูปร่าง ตำแหน่ง ความถี่ธรรมชาติ หรือลักษณะเฉพาะทางกลอื่นๆ เพื่อตอบสนองการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ สนามไฟฟ้า และหรือสนามแม่เหล็ก โดยทั่วไปมีวัสดุอยู่ 4 ประเภทที่ใช้ทำแอคซูเอเตอร์ ได้แก่ โลหะผสมจำรูป (shape memory alloys), เซรามิกที่เป็นเพียโซอิเล็กทริก (Piezoelectric ceramics), วัสดุแมกนีโตสตริกทีฟ (magnetostrictive materials),ของไหลอิเล็กโตรรีโอลอจิคอล หรือ แมกนีโตรีโอลอจิคอล (electrorheological/magnetorheological fluids)

Nano Materials หรือ วัสดุจิ๋ว

วัสดุนาโน เป็นวัสดุที่สามารถเป็นได้ทั้ง โลหะ เซรามิก พอลิเมอร์และคอมพอสิท ซึ่งถูกสังเคราะห์ขึ้นมาโดยการดัดแปลงการจัดเรียงตัวของ อะตอมหรือโมเลกุลให้มีช่วงขนาด 0.1-100 นาโนเมตร ซึ่งเล็กกว่าเส้นผ่าศูนย์กลางของเส้นผม ประมาณ 1 แสนเท่า สมบัติและพฤติกรรมต่างๆ ของวัสดุขนาดจิ๋วเหล่านี้ เช่น สมบัติการนำไฟฟ้า สมบัติเชิงกล และสมบัติทางแม่เหล็ก มีความแตกต่างจากวัสดุชนิดเดียวกันที่มีขนาดใหญ่ขึ้นในระดับที่เรา คุ้นเคย โดยในปัจจุบัน วัสดุนาโนอยู่ในความสนใจของนักวิทยาศาสตร์ ศักยภาพของวัสดุนาโนสามารถปฏิวัติงานทางด้านวัสดุศาสตร์ให้เกิดประโยชน์อย่างมหาศาล คุณสมบัติของวัสดุนาโนมีการเปลี่ยนแปลงไปจากคุณสมบัติเดิมของวัสดุนั้นๆ คุณสมบัติที่เปลี่ยนแปลงดังกล่าว ถูกนำมาใช้ประโยชน์ในด้านวิศวกรรมศาสตร์ วัสดุศาสตร์ วิทยาศาสตร์พื้นฐาน การแพทย์ และวิทยาศาสตร์ประยุกต์ อย่างไรก็ตามวัสดุนาโนอาจจะทำให้เกิดผลกระทบในหลายด้าน ซึ่งเราสามารถป้องกันไว้ก่อนได้ โลกในอนาคตจะให้ความสำคัญกับวัสดุนาโนมากยิ่งขึ้น

การประยุกต์สุดยอดวัสดุในทางทหาร

ในปี ค.ศ.2002 กองทัพบกสหรัฐให้มอบหมายให้สถาบันเทคโนโลยีแห่งแมซซาจูเสซ หรือ MIT พัฒนาเครื่องแบบ และอุปกรณ์ประจำกายของทหารราบ ที่มีขีดความสามารถในการรักษา, เป็นเกราะป้องกันตัวทหาร และสามารถปฏิบัติการในสงครามเคมี/ชีวะได้ โดยโครงการพัฒนานี้ ใช้เวลา 5 ปี และใช้งบประมาณกว่า 100 ล้านเหรียญสหรัฐ โดยนักวิจัยของ MIT พยายามที่จะพัฒนาแนวความคิดในการพัฒนาเครื่องแบบทหารในหลายๆ รูปแบบ เช่น เครื่องแบบที่ช่วยให้ทหารสามารถซ่อนพรางในลักษณะที่เกือบจะมองไม่เห็นจากข้าศึก หรือ เสื้อผ้าปกติที่สามารถปรับเปลี่ยนให้เป็นผ้าแข็งที่สามารถใช้เป็นเฝือกได้ในกรณีที่ทหารบาดเจ็บ หรือ แขน/ขา หัก เป็นต้น สำหรับ แนวความคิดในการพัฒนา ก็คือ การผสมผสานความสามารถของวัสดุนาโน เข้ากับ อุปกรณ์นาโน (อุปกรณ์จิ๋ว) เข้าไปในเครื่องแบบของทหาร ซึ่งจะก่อให้เกิดคุณสมบัติต่างๆ ดังที่กล่าวไปข้างต้น

IRON MAN ไม่ใช่สิ่งเกินฝัน

อัตราความก้าวหน้าของเทคโนโลยีในปัจจุบัน เมื่อเทียบกับอัตราความก้าวหน้าของเทคโนโลยีในอดีตนั้น เราจะเป็นได้ว่าอัตราความก้าวหน้าของเทคโนโลยีในปัจจุบัน มีอัตราความก้าวหน้าในลักษณะก้าวกระโดด กล่าวคือในวันนี้มีความก้าวหน้าในระดับหนึ่ง แต่ในวันพรุ่งนี้ ความก้าวหน้าอาจจะเปลี่ยนไปในลักษณะหน้ามือเป็นหลังมือได้เลยทีเดียว ดังนั้นในมุมของเทคโนโลยีสุดยอดวัสดุ หรือ Advanced Material ก็เช่นเดียวกัน สิ่งที่เราเห็นในภาพยนตร์ เช่น IRON MAN ซึ่งต้องใช้ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีสุดยอดวัสดุในการสร้าง IRON MAN ที่ดูเหมือนว่าไม่น่าจะเป็นไปได้ในโลกแห่งความเป็นจริง อาจจะเป็นจริงได้ภายในอีกไม่กี่ปี ก็ได้ใครจะรู้

แหล่งข้อมูลอ้างอิง: 

1. Disruptive technologies: Advances that will transform life, business, and the global economy, McKinsey Global Institute, May 2013

2. http://th.wikipedia.org/wiki/วัสดุฉลาด

3. http://phchitchai.wbvschool.net/th/หอจดหมายเหตุ/1417

4. http://www.ubu.ac.th/ubu_center/files_up/08f2013032216220146.pdf

5. http://web.mit.edu/newsoffice/2002/isn.html

ความคิดเห็น (0)