จีนพัฒนากระจกใสจากไม้ไผ่ ! ประโยชน์ล้ำ อนาคตอาจมาแทนที่กระจกจากซิลิกา

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยป่าไม้และเทคโนโลยีเซ็นทรัลเซาท์ (CSUFT) ในเมืองฉางซา ประเทศจีน ได้พัฒนาวัสดุโปร่งใสคล้ายแก้วแบบใหม่ ที่สำคัญคือถูกสร้างขึ้นโดยใช้ไม้ไผ่จากธรรมชาติ ซึ่งทำให้วัสดุใสนี้มีคุณสมบัติหน่วงไฟ และป้องกันความชื้นในเวลาเดียวกัน

ทั้งนี้ ในปัจจุบันกระจกใสส่วนใหญ่สร้างมาจากซิลิกา ซึ่งเป็นที่ต้องการอย่างมากในท้องตลาด เฉพาะในปี 2020 มีความต้องการมากกว่า 130 ล้านตัน แม้ว่าการผลิตแก้วในลักษณะนี้จะทำได้ง่ายและราคาไม่แพง แต่ตัวกระจกก็มีความหนาแน่นน้อย และเปราะบางมาก รวมถึงกระบวนการผลิตยังปล่อยก๊าซที่ทำให้โลกร้อนออกมาด้วย ดังนั้นการสร้างวัสดุใสจากไม้ไผ่นี้ จึงอาจเข้ามาช่วยแก้ไขปัญหาดังกล่าวนี้

ก่อนหน้านี้ มีการมองหาวิธีการสร้างวัสดุโปร่งใสที่ทำจากไม้แล้ว ซึ่งก็ถือว่ามีข้อได้เปรียบมาก คือ ลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ไม้ยังมีความแข็งแรงเชิงกลและมีคุณสมบัติในการเป็นฉนวนความร้อน ที่สำคัญคือวัสดุโปร่งใสที่ได้ยังใสกว่ากระจกใสจากซิลิกาอีกด้วย ดังนั้นจึงสามารถนำไปใช้งานหลายประเภทมากกว่า แต่ก็ยังมีปัญหาคือวัสดุที่จะนำมาสร้าง หรือก็คือไม้นั้น มีไม่เพียงพอ แม้จะมีแผนสร้างสวนไม้อุตสาหกรรม ซึ่งมีการคำนวณว่าสวนไม้นี้อาจไม่เพียงพอไปจนถึงปี 2050 

นอกจากนี้ โพลีเมอร์ที่ใช้ในการทำให้ไม้โปร่งใสยังทำให้ไม้ติดไฟได้ง่าย ซึ่งถือเป็นอันตรายร้ายแรง เพื่อเอาชนะความยากลำบากเหล่านี้ นักวิจัยของ CSUFT จึงพัฒนาวิธีใหม่ คือใช้ไม้ไผ่เพื่อสร้างวัสดุโปร่งใส องค์ประกอบของไม้ไผ่คล้ายกับไม้ อีกทั้งไม้ไผ่มีอัตราการเติบโตและการฟื้นฟูที่รวดเร็วกว่า คือมีอายุการเติบโต 4 - 7 ปี และสามารถสร้างผลผลิตได้มากกว่าไม้ถึง 4 เท่าต่อเอเคอร์ (2.53 ไร่) จึงสามารถนำมาเป็นวัสดุในการสร้างได้อย่างเพียงพอมากกว่า 

สำหรับงานวิจัยครั้งนี้ นักวิจัยใช้วิธีการชุบสุญญากาศ (Vacuum-Impregnation) ซึ่งเป็นการทำให้สารต่าง ๆ เข้าสู่โครงสร้างของไม้ไผ่ เพื่อใส่โซเดียมซิลิเกตเหลวอนินทรีย์ เข้าไปในโครงสร้างไม้ไผ่ (โซเดียมซิลิเกตเป็นสารประกอบที่ใช้กันทั่วไปในงานอุตสาหกรรมต่าง ๆ สามารถสร้างวัสดุแข็ง และเป็นแก้วเมื่อทำปฏิกิริยากับสารบางชนิด) จากนั้นนำไปบำบัดแบบไม่ชอบน้ำ คือ ทำให้วัสดุไม่ซับน้ำ ซึ่งสามารถเพิ่มความคงทนและต้านทานความเสียหายจากความชื้นได้

ในการทดสอบความสามารถของวัสดุใสที่ผลิตจากไม้ไผ่นี้ พบว่าใช้เวลาในการจุดติดไฟ 116 วินาที และปล่อยความร้อนเพียง 0.7 เมกะจูลต่อตารางเมตร ซึ่งถือว่าน้อยมาก บ่งบอกถึงคุณสมบัติหน่วงไฟและลดศักยภาพในการมีส่วนทำให้เกิด ไฟไหม้หรืออันตรายจากความร้อน และควันที่เกิดจากวัสดุนี้ก็น้อยลง อยู่ที่ 0.063 ตารางเมตร ด้านคุณสมบัติทางกล เช่น การดัดงอและความต้านทานแรงดึง ก็ดีขึ้นเช่นกัน

นักวิจัยได้นำวัสดุโปร่งใสดังกล่าวนี้ไปสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์ (Perovskite Solar Cells) เป็นโซลาร์เซลล์ประเภทหนึ่งที่ใช้วัสดุที่มีโครงสร้างเป็นเพอรอฟสกี้เป็นชั้นที่ใช้งานในการเก็บเกี่ยวแสง พบว่าวัสดุใสมีการส่งผ่านแสงได้สูงถึงร้อยละ 71.6 ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานดีขึ้นร้อยละ 15.29 ซึ่งในอนาคต ทีมงานวิจัยก็จะมุ่งเน้นไปที่การผลิตขนาดใหญ่ และการใช้งานที่หลากหลายมากขึ้นของวัสดุโปร่งใสจากไม้ไผ่นี้ 

อย่างไรก็ตาม นี่ยังเป็นเพียงงานวิจัยเท่านั้น ซึ่ง TNN Tech มองว่า คงต้องจับตาในอนาคต ว่าหากนำงานวิจัยดังกล่าวไปต่อยอดสู่เชิงพาณิชย์ วัสดุนี้จะมีความคุ้มค่ากับต้นทุนหรือไม่ รวมไปถึงตั้งข้อสังเกตว่า จะเป็นการรักษ์โลกอย่างแท้จริงด้วยหรือไม่ เพราะวัตถุดิบจากวัสดุดังกล่าว ก็ได้มาจากการตัดต้นไผ่ หนึ่งในต้นไม้ที่เติบโตอย่างรวดเร็วและผลิตออกซิเจนให้กับโลกของเรา 

ผลงานวิจัยได้รับการจีพิมพ์ในวารสาร Research ฉบับวันที่ 12 พฤษภาคม 2024

ที่มาข้อมูล InterestingEngineering

ที่มารูปภาพ Freepik, Pixabay, EurekaAlert