เทคโนโลยีอวัยวะทดแทนกำลังเป็นเรื่องสำคัญสำหรับการรักษาในยุคต่อๆ ไป กระเด็นหนึ่งที่เราเจอบ่อยๆ คือเรื่องของกระดูกเทียมที่ใช้รักษาผู้ที่กระดูกแตกหักหรือมีปัญหาอื่นๆ ปัญหาคือการใส่กระดูกเทียมเข้าสู่ร่างกายนั้นต้องผ่าตัดค่อนข้างยุ่งยาก แต่ด้วยเทคโนโลยีใหม่ ในอนาคตเราอาจจะไม่ต้องผ่าตัดเพื่อใส่กระดูกเทียมอีกต่อไป

เทคโนโลยีใหม่นี้เป็นการพัฒนาวัสดุที่มีความเหลวพอที่จะฉีดผ่านเข็มฉีดยาเข้าไปในร่างกายได้ และยังสามารถแข็งตัวได้โดยมีความทนทานเพียงพอ ตลอดจนไม่ก่อให้เกิดความร้อนระหว่างการแข็งตัว ทำให้แพทย์สามารถฉีดเข้าไปเพื่อซ่อมแซมกระดูกได้

งานวิจัยนี้มาจากมหาวิทยาลัย Nottingham และมีบริษัทที่แยกตัวออกมาเตรียมทำตลาดวัสดุใหม่นี้แล้ว และน่าจะได้รับการรับรองให้ใช้งานในสหรัฐฯ ภายใน 18 เดือนข้างหน้า

ที่มา - Cosmos Online

ความสามารถของตุ๊กแกในการเกาะผนังแล้วสามารถเดินได้อย่างสบาย ได้ทำให้เกิดแรงบันดาลใจให้กับนักวิจัยจำนวนมาก ที่ต้องการผลิตวัสดุเลียนแบบตีนตุ๊กแก ความลับของตุ๊กแกอยู่ที่ปุ่มขนาดเล็กจำนวนมาก ที่อยู่ด้านใต้ของมัน ซึ่งแรงยึดเกาะที่เกิดขึ้นเรียกว่าแรงแวนเดอวาลล์ (Van der Waals force)

นักวิจัยซึ่งนำทีมโดย Liming Dai จากมหาวิทยาลัย Dayton ได้รายงานในนิตยสาร Science ประสบความสำเร็จในการสร้างวัสดุ ที่สามารถยึดติดได้เหมือนตุ๊กแก โดยสามารถทนแรงได้ถึง 100 นิวตัน/ตารางเซนติเมตร ซึ่งแข็งแรงกว่าตีนตุ๊กแกในธรรมชาติถึง 10 เท่า

นักวิจัยสร้างวัสดุดังกล่าว โดยชั้นของคาร์บอนนาโนทิวบ์ที่แตกต่างกันเล็กน้อยสองชั้น ชั้นล่างสุดประกอบไปด้วยคาร์บอนนาโนทิวบ์ที่เรียงกันอยู่ในแนวตั้ง ในขณะที่ชั้นบนมีลักษณะเป็นขดๆ คล้ายกับเส้นสปาเก็ตตีที่ยุ่งเหยิง

ที่มา - EurekAlert

ความฝันที่จะทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สามารถยืดหยุ่นได้นั้นมีมานานมากแล้ว โดยที่มามีความหวังที่จะทำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่หรือโค้งงอไปกับการตคิดตั้งแบบต่างๆ แต่ที่ผ่านมาเทคโนโลยียางนำไฟฟ้านั้นมีค่าความนำไฟฟ้าเพียง 10S/cm และสามารถยืดได้เพียง 1.1 เท่าตัวเท่านั้น

แต่งานวิจัยล่าสุดจากมหาวิทยาลัยโตเกียวแสดงการค้นพบใหม่ที่สร้างวัสดุที่สามารถยืดได้ถึง 2.34 เท่าตัวและยังมีค่าความนำไฟฟ้าถึง 57S/cm

วัสดุแบบใหม่นี้มีส่วนประกอบหลักเป็น single wall carbon nanotubes (SWNTs), สารละลายไอออน, และเรซินแบบยืดหยุ่น โดยตัว SWNT นี้เป็นส่วนประกอบหลักที่ทำให้วัสดุมีความยืดหยุดเป็นอย่างดีและนำไฟฟ้า โดยทีมงานวิจัยเชื่อว่าสายใยของ Carbon Nanotube นี้พันกันอย่างยุ่งเหยิงในวัสดุและเมื่อถูกยืดออกแล้วจึงเรียงตัวเป็นเส้น ทำให้ค่าความนำไฟฟ้าไม่ได้เปลี่ยนแปลงไป

ที่มา - Tech-On

นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย (Columbia University) ได้ประสบความสำเร็จในการพิสูจน์ว่า กราฟีน (Graphene) ซึ่งเป็นวัสดุที่มีส่วนประกอบของคาร์บอน เป็นวัสดุที่แข็งแรงที่สุดเท่าที่เคยมีการวัดกันมา

กราฟีน เป็นวัสดุที่คาดหวังกันว่าจะใช้ในการพัฒนาอุปกรณ์ระดับนาโน มันประกอบไปด้วยชั้นอะตอมของแกรไฟต์ เรียงกันในรูปทรงหกเหลี่ยมคล้ายรวงผึ้ง เมื่อนำมาม้วนจะได้ท่อในระดับนาโน

จนถึงปัจจุบัน การประมาณความแข็งแรงและความยืดหยุ่น จะตั้งอยู่บนแบบจำลองในคอมพิวเตอร์ การวัดในห้องปฏิบัติการจริงๆ ยังไม่สามารถทำได้ เนื่องจากอุปสรรคสำคัญสองประการ นั่นคือ ความซับซ้อนและข้อจำกัดทางเชิงกล และความยากในการทำตัวอย่างให้เล็กพอที่จะเป็นอิสระจากข้อบกพร่อง

นักวิจัยทำการคัดเลือกกราฟีนมาจำนวนหนึ่ง โดยเฉพาะทีมีอะตอมเดี่ยวอยู่บนพื้นผิวจากผลึกกราฟีนขนาดใหญ่ และทำการวางเหนือรูทรงกลมขนาดเล็กที่เกิดจากการสลักซิลิคอน เพื่อที่จะสร้างฟีล์มที่มีความหนาเพียงหนึ่งอะตอม กราฟีนติดอยู่กับซิลิคอนเพราะว่าแรงดึงดูดระหว่างอะตอม

นักวิจัยทำการทดสอบความแข็งแรง โดยการผลักปลายสุดของอะตอมด้วยรัศมีเล็กมากๆ ชิ้นส่วนของตัวอย่างที่ขาด ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถทดสอบได้ทั้งคุณสมบัติความยืดหยุ่น และคุณสมบัติในการแตกหัก นักวิทยาศาสตร์เก็บค่าการทดลอง 67 ตัวอย่าง จากแผ่นฟีล์มต่างกัน 23 แผ่น

การพิสุจน์ดังกล่าว ทำให้กราฟีนมีความโดดเด่นและนำไปประยุกต์ใช้ได้หลากหลาย เช่น ในทางทหาร อาจนำไปทำเป็นวัสดุสำหรับปีกเครื่องบิน ซึ่งต้องเผชิยกับสภาวะสุดขั้ว เป้นต้น

ที่มา - Physorg

ไทเทเนียมถือเป็นวัสดุในฝันสำหรับวิศวกร เนื่องจากความแข็งแรงและน้ำหนักที่เบาเมื่อเทียบกับวัสดุทั่วไป แต่อุปสรรคสำคัญที่ทำให้การใช้ไทเทเนียม ไม่นิยมใช้งานกันทั่วไป เพราะราคาที่แพงมากนั่นเอง

สถานะการณ์นี้อาจเปลี่ยนไป เมื่อนักวิจัยจาก Oak Ridge National Laboratory ได้พัฒนากระบวนการที่เรียกว่า non-melt consolidation ที่สามารถช่วยลดต้นทุนในการผลิตไทเทเนียมจากผงแร่ได้ถึง 50% ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์และวิศวกร สามารถนำไทเทเนียมมาประยุกต์ใช้ได้มากขึ้น เช่น การทำตัวหยุดของเครื่องจักร, การผลิตข้อต่อเทียม หรือแม้กระทั่ง การผลิตเกราะสำหร้ับยานพาหนะที่ใช้ในทางทหาร

Bill Peter นักวิจัยจาก ORNL ได้กล่าวว่า วิธีการใหม่นี้ จะช่วยลดการใช้พลังงาน, ลดเศษเหลือจากกระบวนการผลิต และสามารถนำไปผลิตเป็น โลหะผสมชนิดใหม่ หรือวัสดุประกอบทีี่จำเป็นสำหรับงานทางวิศวกรรม

ที่มา - ScienceDaily

วิศวกรจาก MIT พัฒนาวัสดุ ที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพให้กับเซลล์เชื้อเพลิงได้มากกว่า 50% ซึ่งอาจทำให้เซลล์เชื้อเพลิงได้รับความนิยมในท้องตลาดมากขึ้น

พอลลา ที แฮมมอนด์ (Paula T. Hammond) หัวหน้าทีมวิจัย ได้ทำการพัมนาวัสดุ ที่มีประสิทธิภาพต่อราคาสูง, สามารถปรับแต่งได้อย่างยืดหยุ่น ซึ่งวัสดุดังกล่าว สามารถนำไปใช้ร่วมกับระบบเซลล์ไฟฟ้าเคมี ชนิดอื่นๆ เช่น แบตเตอรี

เซลล์เชื้อเพลิงมีหลักการทำงานคล้ายกับแบตเตอรี โดยมีองค์ประกอบที่สำคัญสองส่วน คือ อิเล็กโทรด ซึ่งประกอบไปด้วยขั้วแคโทดและแอโนด และ สารอิเล็กโตรไลท์ ซึ่งอยู่ระหว่างขั้วทั้งสอง ปฏิกิริยาเคมีระหว่างขั้วทั้งสอง จะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าไหลผ่านอิเล็กโทรไลท์ ส่วนที่ทำให้เซลล์เชื้อเพลิงต่างไปจากแบตเตอรี ก็คือ แบตเตอรีจะได้พลังงานจากระบบปิดในตัวมันเอง ในขณะที่เซลล์เชื้อเพลิง จะได้พลังงานจากไฮโดรเจน

ทีมวิจัย ได้ให้ความสนใจในการพัฒนาวัสดุให้ใช้กับ การเปลี่ยนเมทานอลให้เป็นเซลล์เชื้อเพลิงโดยตรง (Direct Methanol Fuel Cells) ซึ่งในปัจจุบัน วัสดุที่ใช้อยู่ในท้องตลาด ยังมีประสิทธิภาพที่ต่ำ และมีราคาแพง

โดยการใช้เทคนิคที่เรียกว่า layer-by-layer assembly ทำให้นักวิจัย สามารถสร้างวัสดุที่เป็นแผ่นฟิล์มบางเพียงไม่กี่นาโนเมตร ซึ่งฟิล์มดังกล่าว สามารถให้พลังงานไฟฟ้าออกมา มากกว่าวัสดุทั่วไปในท้องตลาดกว่า 50%

ที่มา - EurekAlert

นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเวอร์จิเนีย (Virginia University) ได้ค้นพบวัสดุชนิดใหม่ ซึ่งสามารถกักเก็บและขนส่งเชื้อเพลิงไฮโดรเจนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

วัสดุชนิดใหม่นี้ หากมองในแง่ของการดูดซับไฮโดรเจน ถือว่าเป็นวัสดุที่สามารถดูดซับไฮโดรเจนได้มากที่สุดในปัจจุบัน โดยสามารถดูดซับไฮโดรเจนได้ถึง 14? % โดยน้ำหนักที่อุณหภูมิห้อง ซึ่งวัสดุทั่วไปสามารถดูดซับไฮโดรเจนได้แค่ 7-8 % โดยน้ำหนัก และเป็นการดูดซับในอุณหภูมิที่ต่ำมากๆ (ต่ำว่า 0 องศาเซลเซียส)

การค้นพบวัสดุชนิดใหม่นี้ เป็นความหวังของการใช้พลังงานไฮโดรเจนอย่างแพร่หลาย

ป.ล. ตามข่าวไม่ได้บอกว่าวัสดุชนิดใหม่นี้ ทำจากอะไรหรือประกอบด้วยอะไร คาดว่าคงไม่อยากให้ความลับของสิทธิบัตรรั่วไหล

ที่มา - ScienceDaily?