การใช้งานสิ่งทอคือเรื่องที่เกิดขึ้นทั่วไปในชีวิตประจำวัน กระนั้นเราทราบดีว่าเสื้อผ้าที่เราใช้มีข้อจำกัดในความยืดหยุ่น ไม่สามารถตอบสนองต่อความเปลี่ยนแปลงได้ดีนัก แต่จะเป็นอย่างไรถ้ามีการคิดค้น เส้นใยอัจฉริยะที่สามารถเปลี่ยนรูปร่างได้
สิ่งทอ เป็นอีกหนึ่งนวัตกรรมที่มีการใช้งานทั่วไปภายในสังคม มนุษย์เราใช้งานสิ่งทอมาเกือบตลอดอารยธรรม หนึ่งในสิ่งทอที่เราคุ้นเคยกันเป็นอย่างดีคือเสื้อผ้าที่เราสวมใส่กันอยู่ทุกวัน รวมถึงข้าวของเครื่องใช้รอบตัวในชีวิตประจำวันก็ล้วนมีผ้าเป็นส่วนประกอบแทบทั้งสิ้น
อย่างไรก็ตาม เราทราบดีว่าสิ่งทอที่เราใช้งานในชีวิตประจำวันมีข้อจำกัดหลายด้าน โดยเฉพาะในส่วนความยืดหยุ่นที่ตัวเส้นใยทุกชนิดจะค่อนข้างตายตัว ส่งผลให้เมื่อเกิดความเปลี่ยนแปลงในสถานการณ์ต่างๆ เราจะไม่สามารถใช้สิ่งทอชุดเดิมได้ดีนัก สิ้นเปลืองทรัพย์สินในการหาซื้อและทรัพยากรในการผลิตไปพร้อมกัน
แต่จะเป็นอย่างไรหากมีการคิดค้นเส้นใยอัจฉริยะที่สามารถเปลี่ยนรูปร่างออกมาสำเร็จ
FibeRobo เส้นใยอัจฉริยะที่ตอบสนองต่อความร้อน
ผลงานนี้เป็นของนักวิจัยจาก MIT และ Northeastern University กับการคิดค้นเส้นใยชนิดใหม่ที่สามารถเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้ นำไปสู่ FibeRobo เส้นใยชนิดพิเศษซึ่งมีสามารถยืดขยายตัวออกเมื่อได้รับอุณหภูมิสูง และหดตัวเมื่อได้รับอุณหภูมิต่ำออกมาเป็นผลสำเร็จ
เส้นใยได้รับการผลิตขึ้นมาจากวัสดุ Liquid crystalline elastomer(LCE) รูปแบบโมเลกุลชนิดหนึ่งซึ่งมีคุณสมบัติไหลได้เหมือนของเหลว เมื่อทำการจับตัวกันเป็นผลึกจะมีความยืดหยุ่นคล้ายยาง ถ้าได้รับความร้อนโมเลกุลเหล่านี้จะหลุดออกส่งผลให้เกิดการขยายตัว และหากสูญเสียความร้อนโมเลกุลจะกลับสู่สภาพเดิม
ขั้นตอนการผลิตเส้นใยจะเริ่มจากการจ่ายความร้อนแก่วัสดุ LCE ให้มีความหนืดสูง จากนั้นจึงนำไปบีบอัดผ่านหัวฉีดแล้วนำมาตากอยู่ในรังสียูวีอย่างระมัดระวังเพื่อให้เส้นใยแยกออกเป็นเส้น จากนั้นจึงนำไปเคลือบสารกันลื่นและฉายรังสียูวีซ้ำอีกครั้ง ก็จะออกมาเป็นเส้นใยอัจฉริยะพร้อมให้ใช้งาน
เมื่อได้รับการผลิตออกมาเป็นม้วนพร้อมใช้งานเสร็จสิ้น เส้นใยแต่ละเส้นจะพร้อมสำหรับการนำไปใช้งานตามปกติในอุตสาหกรรมสิ่งทอ รองรับการใช้งานร่วมกับอุปกรณ์ทอผ้าทั่วไปตั้งแต่เครื่องทอผ้า จักรเย็บผ้า หรือแม้แต่เข็มกับด้าย สามารถนำไปใช้งานได้ทั่วไปโดยไม่ต้องอาศัยเครื่องมือเฉพาะทาง
ปัจจุบันเส้นใยอัจฉริยะมีต้นทุนในการผลิตอยู่ราว 7 บาท/เมตร มีคุณสมบัติในการขยายและหดตัวจากคุณสมบัติตั้งต้นได้สูงสุดถึง 40% โดยไม่เกิดความเสียหายต่อเส้นใยและเนื้อผ้า แต่รุ่นที่น่าจะสามารถใช้งานได้อย่างปลอดภัยโดยไม่ส่งผลกระทบต่อผู้สวมใส่จะมีขีดจำกัดความยืดหยุ่นที่ราว 25%
ถือเป็นวัสดุชนิดใหม่ที่จะอาจเข้ามาพลิกโฉมหน้าของอุตสาหกรรมสิ่งทอในปัจจุบันโดยสิ้นเชิง
เส้นใยเปลี่ยนรูปร่างที่กำลังจะเป็นจริง
ถึงตรงนี้อาจเริ่มมีการตั้งคำถามกันขึ้นมาเล็กน้อย การคิดค้นเส้นใยเปลี่ยนรูปร่างได้ไม่ใช่ของใหม่ มีความพยายามพัฒนาขึ้นมาให้เห็นอยู่หลายครั้ง การผลิตเส้นใยอัจฉริยะเองก็ก้าวหน้าถึงขั้นมีเส้นใยที่เปลี่ยนแปลงทั้งรูปร่าง สี ไปจนผิวสัมผัสออกมาได้ การมีเส้นใยอัจฉริยะเปลี่ยนรูปร่างจึงไม่ใช่เรื่องแปลก
แต่จุดเด่นที่ทำให้ FibeRobo ไม่เหมือนใครคือ แนวโน้มในการผลิตที่อาจสามารถนำไปใช้งานจริง
เส้นใยอัจฉริยะทั่วไปมีรูปแบบกลไกการผลิตเฉพาะตัวอันซับซ้อน สาเหตุมาจากกลไกการทำงานเฉพาะตัวจากเส้นใยชนิดนั้นๆ ถือเป็นเรื่องช่วยไม่ได้เมื่อมีการคิดค้นนวัตกรรมใหม่ แต่ปัญหากลับอยู่ในขั้นตอนใช้งานจริง เพราะการทอหรือขึ้นรูปเส้นใยอัจฉริยะให้เป็นรูปทรงตามต้องการก็มีความยุ่งยากไม่แพ้กัน
ด้วยรูปแบบของเส้นใยอัจฉริยะต่างจากเส้นใยตามปกติ เครื่องมือทั่วไปจึงไม่สามารถนำมาใช้ถักหรือขึ้นรูปได้ถนัด บางชนิดจำเป็นต้องใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติหรือเครื่องมือเฉพาะจึงนำไปใช้จริงยาก แตกต่างจาก FibeRobo ที่สามารถใช้ร่วมกับเครื่องมือทั่วไปในอุตสาหกรรมสิ่งทอ จึงพร้มอรองรับการใช้งานได้ทั่วไป
ลำดับต่อมาคือกลไกการทำงานในการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของเส้นใย เส้นใยอัจฉริยะบางเจ้าต้องติดตั้งแผงวงจร เซ็นเซอร์ หรืออุปกรณ์เสริมชนิดอื่นเพิ่มเติมสำหรับสั่งการ ทำให้ขอบเขตในการนำไปใช้งานอยู่ในวงจำกัด ในขณะที่เส้นใยอัจฉริยะนี้อาศัยเพียงแค่พลังงานความร้อนจากภายนอกก็เพียงพอ
อีกหนึ่งประเด็นสำคัญในการจัดจำหน่ายเชิงพาณิชย์คือ ต้นทุนการผลิต เส้นใย FibeRobo มีต้นทุนอยู่ที่เพียง 7 บาท/เมตร ถูกกว่าเส้นใยอัจฉริยะเจ้าอื่นในท้องตลาดราว 60 เท่า ด้วยต้นทุนไม่แตกต่างจากเส้นใยผ้าทั่วไปที่มีการใช้งานในชีวิตประจำวัน นี่จึงเป็นอีกเงื่อนไขสำคัญที่ช่วยผลักดันเส้นใยอัจฉริยะนี้นำไปใช้งานเชิงพาณิชย์ต่อไป
การมาถึงของเส้นใยอัจฉริยะนี้จะช่วยยกระดับอุตสาหกรรมสิ่งทอในหลายด้าน ตั้งแต่เสื้อผ้าเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิที่ใส่สบายในฤดูร้อนและอบอุ่นในฤดูหนาว, ชุดที่ยืดหยุ่นรองรับการเคลื่อนไหวและออกกำลังกายของผู้ใช้งาน หรือแม้แต่เสื้อแจ็กเก็ตสัตว์เลี้ยงที่รองรับการสัมผัสทางไกลจากเจ้าของ เป็นต้น
นี่จึงถือเป็นอีกหนึ่งนวัตกรรมที่ช่วยยกระดับเทคโนโลยีสิ่งทอของโลกให้ไกลไปอีกขั้นทีเดียว
แน่นอนว่าเส้นใยอัจฉริยะนี้ยังอยู่ในระหว่างการพัฒนา พวกเขายังต้องปรับปรุงส่วนประกอบของเส้นใยให้สามารถรีไซเคิลหรือย่อยสลายทางชีวภาพ รวมถึงยังต้องขั้นตอนกรรมวิธีการผลิตให้สะดวกยิ่งขึ้น เพื่อให้ผู้ไม่มีความเชี่ยวชาญหรือแม้แต่คนทั่วไปสามารถผลิตได้เองในลำดับต่อไป
โดยเป้าหมายสูงสุดของทีมวิจัยคือ พวกเขาคาดหวังให้ FibeRobo เป็นสินค้าที่หาซื้อได้ตามร้านค้าทั่วไป
แหล่งข้อมูล