จะออกแบบชุดเกราะที่อยู่ยงคงกระพันสำหรับซูเปอร์ฮีโร่ที่คุณชื่นชอบได้อย่างไร ให้มีน้ำหนักเบาสำหรับการเคลื่อนไหวที่รวดเร็ว แต่ทนทานพอที่จะปกป้องเขาจากศัตรูได้?
มันมาจากคำถามที่ค่อนข้างเนิร์ดนี้ ทีมนักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุจากมหาวิทยาลัยคอนเนตทิคัตและโคลัมเบียทำงานเพื่อสร้างวัสดุที่แข็งแกร่งและมีความหนาแน่นต่ำโดยการรวมองค์ประกอบที่ไม่น่าเป็นไปได้สองประการเข้าด้วยกัน: แก้ว และดีเอ็นเอ
ตามที่นักวิจัยได้รับความช่วยเหลือจากห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Brookhaven วัสดุที่พวกเขาพัฒนาขึ้นคือ แข็งแกร่งที่สุดที่รู้จักจนถึงตอนนี้
วัสดุดังกล่าวถูกสร้างขึ้นมาอย่างไร?
แล้วจะผสมผสานความแข็งแกร่งและความเบาได้อย่างไร? นักวิจัยได้สร้างมันขึ้นมา โครงกระดูกดีเอ็นเอซึ่งพวกเขาก็เคลือบด้วย แก้วซึ่งเป็นวัสดุที่เห็นได้ชัดว่าเปราะบางเท่านั้น กระจกที่สมบูรณ์แบบหนึ่งลูกบาศก์เซนติเมตรสามารถทนแรงกดดันได้ 10 ตัน ซึ่งสูงกว่าแรงดันที่ทำให้เรือดำน้ำไททันระเบิดถึงสามเท่า
การผลิตกระจกแผ่นใหญ่โดยไม่มีข้อบกพร่องนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย แต่คุณสามารถสร้างชิ้นเล็กๆ และสมบูรณ์แบบได้ ตราบใดที่คุณจำกัดตัวเองให้มีความหนาน้อยกว่า ไมโครมิเตอร์ (หนึ่งในล้านของเมตร) และนี่คือจุดที่มันเข้ามามีบทบาท ความหนาแน่นของแก้วมีปริมาณมากกว่าเซรามิกและโลหะอย่างเห็นได้ชัด ซึ่งช่วยสร้างวัสดุที่ทนทานและมีน้ำหนักเบา
กรอบของวัสดุจึงประกอบด้วยชิ้นส่วนของ DNA ซึ่งมีความยาวและคุณลักษณะทางเคมีเฉพาะ ซึ่งประกอบขึ้นเองจนกลายเป็นโครงกระดูกของเส้นใย ส่วนหลังถูกปกคลุมด้วยชั้นกระจกบางๆ ทำให้ปริมาตรของวัสดุว่างเปล่ามาก ความสะดวกนี้ทำให้เราได้รับ นาโนแลตทิซที่แข็งแกร่งแต่มีน้ำหนักเบา โดยมีความแข็งแรงมากกว่าเหล็กถึงสี่เท่าและมีความหนาแน่นมากกว่าเหล็กถึงห้าเท่า
การใช้งานที่เป็นไปได้
จากการวิจัยนี้ ทำให้สามารถเปิดโอกาสทางวิศวกรรมที่สำคัญได้แล้ว ความสามารถในการสร้างวัสดุนาโนที่แข็งแกร่งและน้ำหนักเบา ด้วยโครงสร้าง 3 มิติที่ออกแบบโดยใช้ DNA จะช่วยให้เราสามารถเอาชนะขีดจำกัดของเทคนิคโลหะวิทยาแบบดั้งเดิมได้ และ ปรับปรุงคุณสมบัติของวัสดุที่ใช้ทำอุปกรณ์ทางการแพทย์ ชุดเกราะ เครื่องบิน และรถยนต์ นาโนเกรตติง (Nanogratings) เป็นเพียงตัวอย่างเดียวเท่านั้นที่จะเป็นตัวสนับสนุนหลักในเรื่องความเบาของยานพาหนะ ซึ่งเป็นหนึ่งในคุณลักษณะพื้นฐานในการขยายความเป็นอิสระของยานพาหนะไฟฟ้า
ที่มา: today.uconn.edu
