นวัตกรรมพลิกโฉมวงการอวกาศวัสดุกันรังสีแบบใหม่ บางเฉียบ ยืดหยุ่น และพิมพ์ 3 มิติได้

วันที่ 4 มีนาคมที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ได้เผยแพร่การพัฒนาวัสดุชนิดใหม่ที่สามารถปกป้องมนุษย์และเทคโนโลยีสำคัญจากรังสีที่เป็นอันตรายได้สำเร็จ โดยวัสดุนี้มีความบางยิ่งกว่าเส้นผมของมนุษย์และสามารถยืดหยุ่นได้เหมือนยาง 

จู ยง-โฮ (Joo yong-ho) หัวหน้านักวิจัยจากศูนย์วิจัยวัสดุป้องกันสภาพแวดล้อมสุดขั้วแห่งสถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งเกาหลี (Korea Institute of Science and Technology) ระบุว่า "วัสดุนี้ถือเป็นแนวคิดใหม่ในเทคโนโลยีการป้องกันรังสีที่ทั้งบางราวกับเทปและยืดหยุ่นได้ แต่สามารถสกัดกั้นได้ทั้งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและรังสีนิวตรอน"

ในการสำรวจอวกาศ รังสีถือเป็นปัจจัยสำคัญที่ต้องคำนึงถึง เนื่องจากไม่เพียงแต่มีรังสีในอวกาศเท่านั้น แต่ยังมีรังสีที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีที่ใช้ในการเดินทางสู่อวกาศ เช่น อุปกรณ์ทางการแพทย์ เซมิคอนดักเตอร์ โรงไฟฟ้า ภายในตัวยานอวกาศเอง รังสีเหล่านี้อาจสร้างความเสียหายหรือรบกวนเทคโนโลยีอื่น ๆ ที่อยู่ใกล้เคียงได้ เช่น  คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและรังสีนิวตรอนจากอุปกรณ์ชิ้นหนึ่งอาจทำให้เซมิคอนดักเตอร์ของอุปกรณ์อีกชิ้นทำงานผิดปกติ
 
นอกจากนี้ รังสียังเป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์ ทั้งนักบินอวกาศ วิศวกร และช่างเทคนิคที่ต้องทำงานกับเทคโนโลยีเหล่านี้ เพื่อแก้ปัญหานี้ ทีมนักวิจัยจึงได้พัฒนาวัสดุที่มีน้ำหนักเบาและยืดหยุ่นขึ้นมา
 
วัสดุนี้สร้างขึ้นจากการผสมผสานท่อนาโนสองประเภท ได้แก่ ท่อนาโนคาร์บอน (Carbon nanotubes) และท่อนาโนโบรอนไนไตรด์ (Boron nitride nanotubes) ท่อนาโนคาร์บอนมีคุณสมบัตินำไฟฟ้าและความร้อน รวมถึงสามารถดูดซับและสะท้อนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ ในขณะที่ท่อนาโนโบรอนไนไตรด์ทำหน้าที่ดักจับนิวตรอน

เมื่อท่อนาโนทั้งสองชนิดทำงานร่วมกัน วัสดุนี้จะสามารถสกัดกั้นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ถึง 99.999% และป้องกันรังสีนิวตรอนได้ถึง 72% 

จุดเด่นที่น่าสนใจยิ่งกว่าความสามารถในการป้องกันรังสีและน้ำหนักที่เบามาก คือ ความยืดหยุ่น โดยวัสดุนี้สามารถยืดออกได้ถึงสองเท่าของความยาวเดิม ความยืดหยุ่นดังกล่าวทำให้สามารถนำวัสดุนี้ไปใช้กับเครื่องพิมพ์ 3 มิติ (3D-printed) เพื่อขึ้นรูปได้

โดยจากการทดลองพิมพ์วัสดุในรูปทรงต่าง ๆ นักวิจัยพบว่าเมื่อพิมพ์ออกมาในรูปแบบโครงสร้างรวงผึ้ง (Honeycomb shape) โครงสร้างดังกล่าวจะช่วยเพิ่มความสามารถในการป้องกันรังสีได้มากขึ้นอีกถึง 15% 

ทีมผู้พัฒนายืนยันว่าวัสดุใหม่นี้อาจสามารถเป็นตัวพลิกเกมในการสกัดกั้นรังสีโดยไม่เพิ่มน้ำหนักส่วนเกินให้กับยานอวกาศ ซึ่งถือเป็นข้อได้เปรียบอย่างมากสำหรับภารกิจอวกาศที่ทุกๆ ออนซ์ของน้ำหนักมีผลต่อการผลักดันสัมภาระออกนอกโลก

เทคโนโลยีนี้มีแนวโน้มที่จะสร้างประโยชน์ใช้งานได้ตั้งแต่การใช้งานกับดาวเทียม สถานีอวกาศ ไปจนถึงการผลิตชุดป้องกันสำหรับผู้ที่ปฏิบัติงานในภาคอวกาศ โดยงานวิจัยการพัฒนาวัสดุชนิดใหม่นี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Advanced Materials เรียบร้อยแล้ว