Aerogel… วัสดุแห่งอนาคต

Aerogels

วิศวกรเคมีและอาจารย์ประจำ College of the Pacific ใน California ชื่อ Samuel Stephens Kistler หรือ Steven Kistler ได้รับคำท้าของเพื่อนอาจารย์คู่ซี้อย่าง Charles Learned เรื่องแข่งกันค้นคว้าวิจัยหาเทคนิคการแทนที่น้ำในเจลเปียก หรือ Wet Gel ด้วยอากาศโดยไม่ทำให้เจลหดตัว… ใครทำได้ก่อนเป็นคนชนะ

Samuel S. Kistler ได้นำเจลเปียกไปผ่านกระบวนการ Supercritical Drying หรือ  Freeze-Drying ซึ่งเป็นการทำแห้งด้วยความเย็นจนโมเลกุลของน้ำในเจลกลายเป็นน้ำแข็ง และเมื่อผ่านความดันเข้าไป เกล็ดน้ำแข็งที่แทรกปนอยู่กับเนื้อเจลก็ถูกแยกออกจากโครงสร้าง จนกลายเป็นรูพรุนโดยไม่เสียรูปทรง… การทดสอบสมมุติฐานแรกของ Samuel S. Kistler ได้ทดลองกับ Silica Gel และประสบความสำเร็จอย่างงดงามในปี 1931

แต่การค้นคว้าวิจัยอย่างต่อเนื่องของ Samuel S. Kistler หรือ Steven Kistler มีการนำวัสดุและธาตุตั้งต้นอื่นมาทดสอบ ทั้ง AluminaChromia และ Tin Dioxide จนมีสิทธิบัตรเกี่ยวข้องกับ Aerogel มากมายก่อนที่ Samuel S. Kistler จะจากไปในวัย 75 ปี ในวันที่ 6 พฤศจิกายน ปี 1975… ก่อนที่การพัฒนา Aerogel จาก Carbon จะประสบความสำเร็จในปี 1980

ปี 1999… องค์การอวกาศสหรัฐ หรือ NASA ได้พัฒนา Silica Aerogel เป็นอุปกรณ์ดักจับฝุ่นอวกาศ ติดตั้งบนยาน Stardust เพื่อขึ้นโคจรทำภารกิจเก็บอนุภาคฝุ่นและ สะเก็ดดาวหาง Wild 2 ในปี 2004… เมื่อยาน Stardust เคลื่อนตัวเข้าถึงเส้นทางโคจรของดาวหาง Wild 2… อนุภาคดาวหางความเร็ว 6 เท่าของความเร็วลูกกระสุนปืนไรเฟิล ซึ่งแม้แต่อนุภาคฝุ่นที่มีขนาดเล็กระดับ PM 1 แต่ด้วยความเร็วที่สูงขนาดนั้น ก็อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่างและส่วนประกอบทางเคมีเมื่อเกิดการปะทะได้… รวมทั้งอาจสร้างความเสียหายให้กับตัวยานได้ด้วย

ยาน Stardust จึงถูกออกแบบให้ใช้ Aerogel ขนาด 1,000 ตารางเซนติเมตร และ หนา 3 เซนติเมตร ติดตั้งบนยาน เมื่อฝุ่นดาวหางปะทะแผ่น Aerogel ด้วยโมเมนตัมสูง เนื้อ Aerogel จะซับแรงพุ่งชน จนเกิดรูทรงกรวยคล้ายหัวแครอท ซึ่งมีความยาวมากกว่าขนาดของอนุภาคถึง 200 เท่า… และฝังในเนื้อของ Aerogel สามารถเก็บฝุ่นและอนุภาคดาวหางกลับมาส่งฐานได้อย่างสมบูรณ์ในปี 2006

Aerogel ที่ใช้ในยาน Stardust เป็น Silica Aerogel มีค่าความพรุนประมาณ 98% โดยปริมาตร ผลิตโดย JPL หรือ Jet Propulsion Laboratory ได้รับการควบคุมคุมคุณภาพและความบริสุทธิ์ไว้อย่างดี ทำให้ Aerogel ที่ได้มีความหนาแน่นเกือบเท่ากับอากาศ มีความแข็งแรงและทนทานในอวกาศ

ความโดดเด่นอีกประการหนึ่งของ Aerogel ก็คือ ความสามารถในการ “ป้องกันการถ่ายเทความร้อน” ได้ทั้งแบบ Convection หรือ การพาความร้อน…  Conduction หรือ การนำความร้อน และแบบ Radiation หรือการแผ่รังสีความร้อน 

Aerogel จึงถูกจัดให้เป็นฉนวนความร้อนที่ดีที่สุดในโลก และมีการใช้ Silica Aerogels และ Carbon Aerogels มาพัฒนาเป็นวัสดุฉนวนในผลิตภัณฑ์ต่างๆ รวมทั้งวัสดุก่อสร้างและตกแต่งซึ่งจะมีบทบาทอย่างมากในอนาคตอันใกล้

Aerogel ได้รับการบันทึกใน Guinness World Records ว่าเป็นของแข็งที่เบาและเป็นฉนวนที่ดีที่สุดในโลก… การออกแบบส่วนใหญ่จะทำให้โครงสร้างประกอบด้วยอากาศราว 90–99.8% ที่ความหนาแน่น 3–150 มิลลิกรัมต่อตารางเซนติเมตร สามารถรับน้ำหนักได้ 500–4,000 เท่าของน้ำหนักตัวโดยไม่เกิดความเสียหาย

Aerogel จึงมีรูปร่างลักษณะเหมือนฟองน้ำเนื้อแข็ง บางครั้งจะเรียกว่า Frozen Smoke บ้าง Solid Smoke หรือ Blue Smoke มีสมบัติโปร่งแสงแต่ไม่โปร่งใส และถือเป็นวัสดุจากวิทยาการนาโนที่กำลังจะเข้ามาอยู่ในชีวิตประจำวันของพวกเราอีกหนึ่งสิ่ง… Aerogel อยู่ในรายการวัสดุก่อสร้างแห่งอนาคตที่มุ่งหวังจะใช้เป็นชิ้นส่วนก่อสร้างทั้งบนโลกและอสังหาริมทรัพย์ในวงโคจรโลก รวมทั้งนิคมบนดวงจันทร์และนอกดาวโลกด้วย

ท่านที่สนใจนำ Aerogel ไปวิจัยทดลองรวมทั้งพัฒนาสินค้าต้นแบบ และอยากชวนผมไปร่วมสนุกด้วย หรือแค่แลกเปลี่ยนข้อมูลกันก็ยินดี… ขอทางไลน์ส่วนตัวที่ ID: dr.thum ครับผม

References…

Share this post

Add Properea's Friend

เพิ่ม Properea.com เป็นเพื่อนทาง Line
ท่านจะได้ Link บทความใหม่ส่งตรงให้อย่างสม่ำเสมอโดยรบกวนแต่น้อย

Related Post

Jackson Hole Symposium และ สถานการณ์ค่าเงินยูโรดอลลาร์

พลันที่ Jerome Powell ยืนยันการขึ้นดอกเบี้ยอย่าชัดเจน… ราคาหุ้นในดัชนี S&P 500 ก็ไหลลงพร้อมกันกว่า 3.4% ซึ่งนักวิเคราะห์หลักทรัพย์ยืนยันว่า… ร่วงลงรุนแรงที่สุดนับตั้งแต่กลางเดือนมิถุนายนที่ผ่านมา ส่วนดัชนี Nasdaq ก็ดิ่งลงมากกว่า 4% เช่นกัน ในขณะที่ราคาคริปโตหลักๆ อย่าง BTC และ ETH ก็ติดลบทันทีกว่า 10% ภายในเวลาไม่ถึงครึ่งชั่วโมง… แต่ที่น่าติดตามท่ามกลางความผันผวนที่สุดก็คือค่าเงินยูโร หรือ ยูโรดอลลาร์ ซึ่งก่อนหน้านั้นก็อ่อนค่าลดลงต่อเนื่องจนต่ำกว่า 1.1 USD/EURO มาตั้งแต่สงครามรัสเซีย–ยูเครนระเบิดขึ้นในเดือนกุมภาพันธ์ 2022 กระทั่งหลุด 1 USD/EURO ลงไปถึง 0.98XXX USD/EURO ซึ่งถือว่าไม่ปกติ และ คุ้นชินนักที่ดอลลาร์สหรัฐแพงกว่า หรือ แข็งค่ากว่ายูโรดอลลาร์

Thailand Elite Card

Elite Flexible Program…

โมเดลชดเชยรายได้จากการท่องเที่ยวที่หายไป 100% ก็ว่าได้ ตั้งแต่วิกฤต COVID19 ลุกลามออกนอกแผ่นดินจีนช่วงต้นปี 2020 จนถึงปลายปี 2020 ก็ยังมีรายงานตัวเลขผู้ติดเชื้อให้น่ากังวลอยู่ทั่วโลก… การท่องเที่ยวแห่งประเทศไทย โดยคุณยุทธศักดิ์ สุภสร ผู้ว่าการการท่องเที่ยวแห่งประเทศไทย ซึ่งเคลื่อนไหวหารือกับศูนย์บริหารสถานการเศรษฐกิจที่ได้รับผลกระทบจากโควิด-19 หรือ ศบศ. เรื่อง เตรียมผลักดันโครงการชื่อ Elite Flexible Program

1INCH Network และ Limit Order Protocol 

1inch Network ตั้งขึ้นในเดือนพฤษภาคม ปี 2019 โดยโปรแกรมเมอร์ชาวรัสเซียสองคน คือ Serjez Kunz และ Anton Bukov ซึ่งทั้งคู่มีประสบการณ์ด้าน Smart Contract Security ที่ชุมชนนักพัฒนา Ethereum Blockchain คุ้นเคยกันมาก่อน…

Engulfing Candlestick… แท่งเทียนยืนยันการกลับตัวของราคา

Candlestick Patterns หรือ รูปแบบแท่งเทียน ที่นักลงทุนทุกคนต้องเจอะเจอนั้น… โดยส่วนตัวจะมองคู่แท่งเทียน Engulfing หรือ Engulfing Candlestick ก่อนอื่น… เพราะ Engulfing Candlestick คือคู่แท่งเทียนที่เกิดเมื่อราคาหลักทรัพย์เกิดการ “กลับตัว” ซึ่งถือเป็นสัญญาณการซื้อขายที่เชื่อถือได้มากที่สุดสัญญาณหนึ่ง และ Engulfing Candlestick จะปรากฏให้เห็นทั้งการกลับตัวจากแนวโน้มลดลงเป็นเพิ่มขึ้น หรือ Bullish Engulfing ซึ่งจะสะท้อนสัญญาณซื้อ… และจะปรากฏอีกครั้งเมื่อแนวโน้มราคาที่กำลังเพิ่มขึ้น เกิดกลับตัวลดลง หรือ Bearish Engulfing ก็จะสะท้อนสัญญาณขายออกมา