หนอนไหมที่กินท่อนาโนคาร์บอนและแกรฟีน จะผลิตซุปเปอร์เส้นใยไหมที่เหนียวและทนทาน

หนอนไหมที่กินท่อนาโนคาร์บอนและแกรฟีน จะผลิตซุปเปอร์เส้นใยไหมที่เหนียวและทนทาน

เส้นใยผสมคาร์บอน

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Tsinghua ได้เสริมสร้างความแข็งแรงของเส้นใยไหมด้วยการให้หนอนไหมกินท่อนาโนคาร์บอน (Carbon Nanotube) หรือแกรฟีน (Graphene) ทำให้เส้นใยที่ได้มีความเหนียวและทนทานกว่าเส้นใยปกติอย่างน้อยถึง 50% และยังมีความสามารถในการนำไฟฟ้าได้อีกด้วย

เครื่องปรุงที่เลือกสรรเพื่อสร้างเส้นใยผสมคาร์บอนที่สมบูรณ์แบบ

น้ำตาล เครื่องเทศ สารพัดของกุ๊กกิ๊ก… #ผิด

ทีมนักวิจัยนำโดยคุณ Yingying Zhang จากมหาวิทยาลัย Tsinghua ประเทศจีน ได้พ่นสารละลายที่ผสมท่อนาโนคาร์บอนหรือแกรฟีน 0.2% ลงไปในใบหม่อน ให้หนอนไหมกิน หลังจากนั้นก็นำเส้นใยที่ได้มาทำการทดสอบ

เมื่อเทียบกับเส้นใยปกติ เส้นใยที่มีคาร์บอนผสมอยู่ จะได้ความเหนียวและทนต่อแรงดึง (ความเค้น) ได้มากกว่าเดิมอย่างน้อยถึง 50% ก่อนที่เส้นใยจะขาด นอกจากนี้ทีมนักวิจัยยังนำเส้นใยไปให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูง 1,050 องศาเซลเซียส เพื่อศึกษาโครงสร้างและการนำไฟฟ้า ซึ่งพบว่า เส้นใยที่มีคาร์บอนผสมนั้นสามารถนำไฟฟ้าได้อีกด้วย

เส้นใยผสมคาร์บอนที่เกิดขึ้นมีเมื่อนำไปส่องในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ก็พบว่าโครงสร้างของเส้นใยนั้นเรียงตัวกันเป็นระเบียบมากกว่าเส้นใยปกติที่ไม่ได้พ่นอะไรลงไป

electron-microscopy-images-of-silk-fibers-after-carbonization
(บน) เส้นใยปกติ (กลาง) เส้นใยที่เกิดจากการพ่นท่อนาโนคาร์บอน (ล่าง) เส้นใยที่เกิดจากการพ่นแกรฟีน

อย่างไรก็ตาม ยังมีคำถามอยู่ว่าหนอนไหมสามารถรวมท่อนาโนคาร์บอนหรือแกรฟีนเข้าไปในเส้นใยได้อย่างไร และ ปริมาณของวัสดุคาร์บอนที่พ่นลงไปในใบเท่าไหร่ จึงจะสร้างเส้นใยไหมที่ปรังปรุงประสิทธิภาพนี้ได้

แม้จะมีงานวิจัยที่คล้ายๆ กันจากมหาวิทยาลัย Donghua มาก่อนหน้านี้ โดยใช้ ท่อนาโนคาร์บอนซึ่งมีผนังหลายชั้นและยาว 30 นาโนเมตร ซึ่งสามารถสร้างเส้นใยผสมคาร์บอนที่เพิ่มประสิทธิภาพด้านความทนทานและแข็งแรงนี้ได้เหมือนกัน แต่งานวิจัยคุณ Yingying Zhang นี้อ้างว่าการใช้ ท่อนาโนคาร์บอนที่มีผนังชั้นเดียวและยาวเพียง 1-2 นาโนเมตรนั้น สามารถเกิดโครงสร้างแบบผลึก (crystalline structure) ในเส้นใยโปรตีน (ในที่นี้คือ เส้นใยไหม) ได้ดีกว่า

เส้นใยผสมคาร์บอน นำไปทำอะไรได้

หากอ้างอิงงานวิจัยจากมหาวิทยาลัย Donghua ก่อนหน้านี้ เนื่องจากซุปเปอร์เส้นใยไหมที่ผลิตได้นั้นสามารถทนต่อรังสี UV และมีความสามารถในการนำไฟฟ้าได้ ซึ่งเราอาจนำไปใช้ในการสร้างสิ่งทอฝังเซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิกส์เพื่ออ่านค่าต่างๆ ในร่างกายได้ เช่น อ่านสัญญาณไฟฟ้าจากเส้นประสาท เป็นต้น

อ้างอิง: DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b03597

เขียนโดย

Nattakorn Leardthanapaichit

นิสิตภาควิชาเทคโนโลยีทางภาพและการพิมพ์ กำลังสนุกกับการพบปะผู้คน ชื่นชอบการถ่ายรูปเป็นพิเศษ
   
Tags: , , , , , , , ,