เสื้อเกราะกันกระสุนจาก “เส้นใยผ้าไหม” หลังนักวิจัยค้นพบวิธีอัปเกรดไหมใหม่ให้ไม่ขาด l TNN Tech

นักวิจัยจาก 3 มหาวิทยาลัย ทัฟส์, อิมพีเรียลคอลเลจลอนดอน และ มิชิแกน ค้นพบวิธีอัปเกรดเส้นใยผ้าไหม ให้เหนียวจนเกือบเท่าเคฟลาร์ ที่ใช้ทำเสื้อเกราะกันกระสุน

เส้นใยผ้าไหมที่ถูกอัปเกรดนี้มีชื่อว่า Fused Silk (ฟิวซ์ด ซิลก์) หรือ “ไหมหลอมรวม” ที่มาพร้อมกับคุณสมบัติความเหนียวต่อแรงดึงใกล้เคียงกับเคฟลาร์ อีกทั้งยังมีความแข็งแรงเหนือกว่ากระดูกและไม้ รวมถึงสามารถต้านทานแรงกระแทกได้ดีกว่าวัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์บางประเภท  สามารถปล่อยให้แสงที่มองเห็นทะลุผ่านได้ และยังมีความสามารถในการ โพลาไรซ์คลื่นเทราเฮิรตซ์ อีกด้วย

ที่ผ่านมา การนำเส้นใยผ้าไหมมาใช้ในงานวิศวกรรมหรือการแพทย์มักต้องเริ่มจากการละลายเส้นใยให้กลายเป็นโปรตีนไฟโบรอิน ก่อนจะนำไปขึ้นรูปใหม่ แม้วิธีนี้จะเปิดโอกาสให้สร้างวัสดุได้หลากหลายรูปแบบ แต่ก็มีข้อเสียสำคัญคือ ต้องใช้น้ำ สารเคมี พลังงาน และเวลาจำนวนมาก อีกทั้งยังทำให้เส้นไหมสูญเสียโครงสร้างทางธรรมชาติไปด้วย

โดยวิธีการสร้าง Fused Silk (ฟิวซ์ด ซิลก์) จะเปลี่ยนจากการละลาย ไปเป็นการจัดเรียงเส้นใย แล้วใช้ความร้อนและแรงดันเพื่อหลอมให้เส้นใยเชื่อมติดกันโดยตรงในขั้นตอนเดียวแทน

กระบวนการผลิตเริ่มต้นจากการนำเส้นใยจากรังไหมมาแช่ในสารละลายโซเดียมคาร์บอเนตแบบอ่อน เพื่อกำจัด “เซริซิน” ซึ่งเป็นสารเหนียวที่เคลือบเส้นใยไหมออก หลังจากนั้น เส้นใยจะถูกดึงให้เรียงตัวในทิศทางเดียวกัน ก่อนเข้าสู่กระบวนการอัดร้อน ภายใต้อุณหภูมิและแรงดันที่ควบคุมอย่างแม่นยำ ระหว่างกระบวนการนี้ โครงสร้างโปรตีนบางส่วนของไหมจะเริ่มเคลื่อนไหว ทำให้เส้นใยที่อยู่ติดกันสามารถเชื่อมประสานกันได้

เส้นไหมมีลักษณะคล้ายวัสดุคอมโพสิต เพราะภายในประกอบด้วยทั้งส่วนที่ยืดหยุ่นและส่วนที่จัดเรียงตัวเป็นผลึกแข็ง เมื่อได้รับความร้อนและแรงดัน ส่วนที่เคลื่อนไหวได้จะทำหน้าที่เหมือนตัวเชื่อมระหว่างเส้นใย ทำให้วัสดุหลอมรวมกันโดยไม่จำเป็นต้องใช้สารเติมแต่งสังเคราะห์

สิ่งที่ทำให้ Fused Silk (ฟิวซ์ด ซิลก์) น่าสนใจ คือโครงสร้างแบบลำดับชั้น ซึ่งมีลักษณะคล้ายไม้ธรรมชาติ เส้นใยจำนวนมากถูกจัดเรียงไปในทิศทางเดียวกันและยึดติดกันแน่น ทำให้สามารถกระจายแรงได้ทั่วทั้งวัสดุ ผลลัพธ์คือมีทั้งความแข็งแรง ความเหนียว และความยืดหยุ่นในเวลาเดียวกัน และสามารถทนแรงกระแทกแบบความเร็วสูงได้