Tuesday, January 31Modern Manufacturing
×

MIT พัฒนาวัสดุรุ่นใหม่ที่ทนทานกว่าเหล็กกล้าแต่น้ำหนักเบา

ด้วยกระบวนการ Polymerization วิศวกรเคมีจาก MIT ได้สร้างวัสดุใหม่ขึ้นมาที่แข็งแรงยิ่งกว่าเหล็กกล้าแต่ในขณะเดียวกันก็มีน้ำหนักเบากว่าพลาสติก ทั้งยังสามารถผลิตจำนวนมากได้ง่ายอีกด้วย

MIT พัฒนาวัสดุรุ่นใหม่ที่ทนทานกว่าเหล็กกล้าแต่น้ำหนักเบา
MIT พัฒนาวัสดุรุ่นใหม่ที่ทนทานกว่าเหล็กกล้าแต่น้ำหนักเบา
MIT พัฒนาวัสดุรุ่นใหม่ที่ทนทานกว่าเหล็กกล้าแต่น้ำหนักเบา

วัสดุใหม่นี้เป็นโพลีเมอร์ 2 มิติ ที่ประกอบตัวเองเป็นแผ่น แตกต่างจากโพลีเมอร์อื่นที่จับตัวเป็นวัสดุ 1 มิติ มีรูปร่างเหมือนเส้นสปาเก็ตตี้ ซึ่งการประกอบตัวเองเป็น 2 มิตินี้ได้ทำลายความเชื่อของนักวิทยาศาสตร์ว่าไม่มีทางเหนี่ยวนำให้โพลีเมอร์ทำเช่นนั้นได้

วัสดุใหม่นี้สามารถใช้เป็นการเคลือบน้ำหนักเบาสำหรับชิ้นส่วนยานยนต์ โทรศัพท์เคลื่อนที่ หรือสร้างวัสดุสำหรับสะพานไปจนถึงโครงสร้างอื่น ๆ

โดยทั่วไปแล้วเราจะพบโพลีเมอร์ได้ในพลาสติกแทบทั้งหมด ประกอบตัวเป็นห่วงโซ่ของบล็อคเรียกว่า Monomer ห่วงโซ่เหล่านี้โตขึ้นโดยการเพิ่มโมเลกุลเข้าไปที่ปลายของสาย เมื่อก่อตัวเสร็จโพลีเมอร์จะสามารถมีรูปร่างเป็นวัตถุ 3 มิติ ได้แบบเดียวกับขวดน้ำโดยใช้การฉีดแม่พิมพ์

นักวิทยาศาสตร์ด้านโพลีเมอร์ตั้งข้อสันนิฐานไว้ว่าหากโพลีเมอร์กลายเป็นแผ่น 2 มิติขึ้นมาได้จะต้องมีความแข็งแรงอย่างมากและมีน้ำหนักเบา ทว่าตลอดเวลาหลายทศวรรษที่ผ่านมาผลการวิจัยกลับไม่ได้บ่งชี้ว่าจะเป็นไปได้ สาเหตุเพราะหาก Monomer นั้นหมุนขึ้นหรือลงจากแผ่นวัสดุที่กำลังขยายตัว วัตถุนั้นจะเริ่มขยายเป็น 3 มิติ และโครงสร้างแบบแผ่นจะหายไป

ในการค้นพบใหม่นี้ เมื่อ Monomer สร้างบล็อค จะใช้สารประกอบอย่างเมลามีนซึ่งมีวงแหวนของคาร์บอนและอะตอมของไนโตรเจน เมื่ออยู่ภายใต้สภาพแวดล้อมที่เหมาะสม Monomer เหล่านี้สามารถเติบโตไปเป็นวัตถุ 2 มิติ รูปร่างดิสก์ ดิสก์เหล่านี้สามารถซ้อนทับกันเองได้และยึเข้าหากันด้วยพันธะไฮโดรเจนระหว่างชั้น ทำให้โครงสร้างมีความแข็งแรงอย่างมาก

ความแข็งแรงของวัสดุใหม่นี้ก่อนเกิดการสูญเสียรูปร่างนั้นมีมากกว่ากระจกกันกระสุน 4 – 6 เท่า แข็งแรงกว่าเหล็กกล้า 2 เท่าแต่มีความหนาแน่นเพียง 1 ใน 6 ของเหล็กเท่านั้น นอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติ 2DPA-1 ซึ่งทำให้ก๊าซไม่สามารถเล็ดลอดผ่านได้ ในขณะที่โพลีเมอร์ทั่วไปสร้างโซ่ที่เป็นรูปทรงขดม้วนขึ้นมา แต่ Monomer นั้นเป็นเหมือน LEGO ที่ยึติดกันมากกว่า ทำให้โมเลกุลไม่สามารถซึมผ่านไปได้

ที่มา:
News.mit.edu

เนื้อหาที่น่าสนใจ:
ลดภาระงานออกแบบและการผลิตเครื่องจักรด้วย Gearbox คุณภาพสูงจาก Apex Dynamics
Thos
"Judge a man by his questions rather than his answers"
Voltaire
READ MORE
×