Nano Road - ถนนนาโน (ตอนที่ 3)

วันนี้ ผมกลับมาเล่าต่อนะครับในเรื่องของนาโนเทคโนโลยี ที่จะเข้ามาช่วยทำให้ถนนในศตวรรษที่ 21 มีความน่าขับมากยิ่งขึ้น ในช่วงปีใหม่ที่จะถึงนี้ หากท่านผู้อ่านจะต้องออกไปเที่ยวต่างจังหวัด ก็ลองสังเกตดูนะครับ ว่าทางหลวงเมืองไทยนั้น พื้นถนนจะมีอยู่ 2 ประเภท คือที่เป็นคอนกรีต กับลาดยางมะตอย เวลารถวิ่งบนถนนคอนกรีตจะรู้สึกว่ามีเสียงดังเข้ามาและรู้สึกถึงการสั่นสะเทือน แต่พอรถผ่านเข้าไปสู่ถนนที่ลาดยางมะตอย ก็จะรู้สึกว่ารถวิ่งนิ่มดี ถนนเมืองไทยเมื่อก่อนก็มีแต่ลาดยางครับ แต่เดี๋ยวนี้ก็นิยมเทคอนกรีตมากขึ้น แต่พอรถบรรทุกวิ่งบดขยี้จนพังจะซ่อมยากมาก สุดท้ายพอทำใหม่ก็จะเปลี่ยนกลับมาเป็นยางมะตอยเหมือนเดิม วันนี้ผมจะขอพูดถึงนาโนเทคโนโลยีที่จะเข้ามาช่วยทำให้เกิดคอนกรีตแบบใหม่ ที่มีคุณสมบัติดีขึ้นครับ

คอนกรีต ประกอบด้วยวัสดุที่มีขนาดต่างๆ ผสมผสานกัน ตั้งแต่ในระดับที่มองเห็นด้วยตาเปล่า เล็กลงไปจนถึงระดับนาโน คอนกรีตเป็นวัสดุที่มีรูพรุนมากมาย ทั้งที่มีขนาดใหญ่และเล็กลงไปจนถึงระดับนาโน องค์ประกอบสำคัญที่ทำหน้าที่คล้ายกาวเกิดจากปฏิกริยาระหว่างซีเมนต์กับน้ำ ทำให้ได้โครงสร้างของแคลเซียม-ซิลิเกต-ไฮเดรต (C-S-H) ที่จะเป็นตัวประสานวัสดุผสมทั้งหลายแหล่ในคอนกรีตให้ยึดเกาะกัน หากมองลึกลงไปถึงระดับนาโน ก็จะพบว่าวัสดุประสานนั้นได้สร้างพันธะเคมีเข้ายึดเกาะกับวัสดุอื่นๆในคอนกรีต จำนวนและความแข็งแรงของพันธะเคมีเหล่านั้นเอง ที่สะท้อนความแข็งแรงของโครงสร้างคอนกรีตทั้งหมด ดังนั้นคำตอบของการทำให้คอนกรีตมีความแข็งแกร่ง จึงอยู่ที่จะต้องทำให้กาว C-S-H มีโครงสร้างนาโนที่ดี และทำหน้าที่ยึดเกาะประสานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในวงการวิจัยคอนกรีตได้พยายามหาคำตอบโดยใช้หลักการของนาโนศาสตร์เข้าไปทำความเข้าใจในพันธะเคมีเหล่านั้นว่าอยู่กันอย่างไร จะทำให้พันธะเคมีเหล่านั้นแข็งแกร่งขึ้นได้หรือไม่ ได้มีการทดลองใส่ผงนาโนซิลิกา (Silica Fume) ซึ่งเป็น วัสดุเหลือทิ้งจากโรงงานกระจกเข้าไปในคอนกรีตแล้วพบว่าสามารถเพิ่มกำลังของคอนกรีตได้ ทั้งนี้หากใส่มากเกินไปก็จะไปลดความแข็งแรงของโครงสร้างได้ด้วยเช่นกันโดยอัตราส่วนที่ใส่เข้าไปแล้วได้กำลังอัดมากที่สุดนั้น ยังคงเป็นปริศนาอยู่ว่าเกิดจากอะไร ดังนั้นการศึกษาเพื่อให้เข้าใจการทำงานของคอนกรีตในระดับนาโนจึงมีความจำเป็น หากคิดจะพัฒนาคอนกรีตให้กลายเป็นซูเปอร์คอนกรีต คอนกรีตและซีเมนต์ในยุคต่อไปจะเป็นวัสดุผสมที่แท้จริง โดยมีการผสมผสานกับวัสดุอื่นๆ ได้หลากหลายนอกจากอนุภาคนาโนที่กล่าวมา เราสามารถนำคอนกรีตไปผสมกับเส้นใยนาโนของเหล็กเพื่อเพิ่มกำลังอัดและต้านทานการแตกร้าว ผสมกับอนุภาคดินนาโนและพอลิเมอร์ (Nanoclay-polymer) เพื่อเพิ่มความต้านทานต่อสารเคมีและลดการซึมของน้ำ เป็นต้น

Nano Road - ถนนนาโน (ตอนที่ 2)

ตอนนี้ผมยังอยู่ที่เชียงรายครับ จะอยู่ต่ออีกสัก 2-3 วัน เพื่อหลบความวุ่นวายจากพวกพันธมิตรที่ก่อเหตุรุนแรงในกรุงเทพฯ อากาศทางเหนือตอนนี้หนาวครับ ปีนี้มีแนวโน้มว่าจะหนาวยาวหน่อยครับ วันนี้ผมมาพูดเรื่องถนนนาโนต่อจากวันก่อนครับ .....

งานวิจัยที่กรมทางหลวงสหรัฐฯ ให้การสนับสนุนงบประมาณ เพื่อพัฒนาถนนหนทางให้มีความฉลาดขึ้นนี้ มีตั้งแต่ การศึกษาโครงสร้างระดับนาโนในคอนกรีต ความเข้าใจในเรื่องของการผุกร่อนของโครงสร้างลงไปถึงระดับนาโน การพัฒนาคอนกรีตที่ใช้วัสดุทางเลือกอื่นๆ เช่น เถ้าลอย จีโอพอลิเมอร์ (Geopolymer) เป็นต้น การพัฒนาวัสดุผสมเพื่อเสริมโครงสร้างให้แข็งแกร่งมากขึ้น รวมไปถึงเหล็กกล้าที่มีโครงสร้างนาโน สำหรับทำโครงสร้างสะพาน แอสฟัลต์ (Asphalt) ชนิดใหม่ที่ใช้วัสดุทางเลือกเช่น ยางรถยนต์ที่ใช้แล้ว เป็นต้น ในการที่จะทำให้ทางหลวงกลายมาเป็นโครงสร้างพื้นฐานที่ฉลาด กรมทางหลวงสหรัฐฯ ได้ฝากความหวังไว้กับ วัสดุที่สามารถรักษา-ซ่อมแซม-ทำความสะอาดตัวเองได้ (Self-Healing/Self-Repair/Self-Healing) ซึ่งเป็นหัวข้อลำดับต้นๆ ที่ได้รับความสำคัญ เครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สายที่สามารถติดตามสภาพการใช้งานตลอดจนสามารถรายงานข้อมูลไปที่ศูนย์ข้อมูลได้ ซึ่งปัจจุบันมีการทดลองติดตั้งที่สะพานโกลเด้นเกตอันลือชื่อของ ซาน ฟรานซิสโก ในอนาคตเซ็นเซอร์ไร้สายเหล่านี้อาจทำให้เล็กลงไปจนถึงสิ่งที่เรียกว่า ฝุ่นหรือผงอัจฉริยะ (Smart Dust หรือ Smart Aggregate) ซึ่งสามารถโรยลงไปในคอนกรีตขณะที่ทำการก่อสร้างถนนหรือสะพานได้เลย โดยทางหลวงทั้งหมดจะมีลักษณะเหมือนระบบประสาท ที่มีความสามารถในการรับรู้ เก็บข้อมูล รายงานผล รับการสั่งการ ตอบสนองต่อสิ่งเร้าหรืออันตรายต่างๆ ลองจินตนาการถึงระบบทางหลวงที่สามารถเชื่อมโยงโดยตรงกับเซ็นเซอร์ต่างๆ สามารถเตือนภัยผู้ขับขี่ล่วงหน้าในเรื่องของ หมอก ควัน ลม ฝน รวมไปถึงการสั่งการให้โครงสร้างพื้นฐานอื่นๆ ทำงานเพื่อตอบสนองกับสิ่งเร้า ไม่ว่าจะเป็นสัญญาณจราจร สัญญาณฉุกเฉิน ไฟส่องสว่าง ทางหลวงที่สามารถเปิดระบบทำความร้อนได้เองเพื่อละลายหิมะ สะพานที่สามารถปรับรูปร่างเพื่อควบคุมการเคลื่อนไหวขณะเกิดพายุรุนแรง

Nano Road - ถนนนาโน

สวัสดีครับ หายไปหลายวันครับ ตอนนี้ผมอยู่เชียงใหม่ครับ พรุ่งนี้ผมจะเดินทางไปประชุมที่เชียงรายครับ พอมีเวลาเข้ามาอัพเดตนิดหน่อยนะครับ วันนี้ผมจะมาเล่าเรื่องการนำนาโนเทคโนโลยีมาใช้กับถนนหนทางครับ

ตลอดช่วงสหัสวรรษที่ผ่านมานั้น มนุษย์ได้นำเอาวัสดุก่อสร้างที่มีอยู่ในธรรมชาติมาใช้เป็นตัวต่อ (Building Blocks) เพื่อก่อร่างสร้างสถาปัตยกรรมและสิ่งปลูกสร้างต่างๆ รวมทั้งโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญต่อการดำรงอยู่ของอาณาจักร ไม่ว่าจะเป็น ถนน สะพาน เทวสถาน พระราชวัง ชาวอียิปต์โบราณนำหินหลายล้านก้อนมาก่อปิระมิดได้อย่างน่าอัศจรรย์ อาณาจักรขอมขนก้อนหินจากแหล่งกำเนิดที่อยู่ห่างออกไปนับร้อยกิโลเมตรเพื่อมาสลักและก่อสร้างนครวัดอันวิจิตรงดงามโดยไม่ต้องใช้วัสดุแต่งเติมใดๆเลย ชาวจีนสร้างกำแพงเมืองจีนจากก้อนหินยาวกว่า 6,000 กิโลเมตร ผ่านเทือกเขาสูงชันไปจนถึงทะเลทรายที่แห้งแล้ง ถึงแม้สิ่งก่อสร้างต่างๆที่กล่าวมานี้จะได้รับการยอมรับให้เป็นสิ่งมหัศจรรย์ของโลก ที่เกิดขึ้นจากความอุตสาหะวิริยะและเทคโนโลยีที่เยี่ยมยอดของบรรพชนเหล่านั้น แต่สิ่งมหัศจรรย์เหล่านั้นก็ยังใช้วัสดุที่มาจากธรรมชาติ เป็นวัสดุที่ไม่ฉลาด ไม่มีหัวคิดไม่สามารถปรับตัวตามสภาพแวดล้อม ไม่สามารถมีฟังก์ชันหน้าที่มากไปกว่าการดำรงรักษาโครงสร้างซึ่งจะมีการเสื่อมสภาพไปตามกาลเวลา เทียบไม่ได้กับวัสดุยุคนาโน ที่มีความสามารถในการทำหน้าที่ต่างๆ จนมีคำเรียกวัสดุนาโนออกมาใช้กันมากมาย ไม่ว่าจะเป็น วัสดุออกแบบขึ้นมา (Designer Materials) วัสดุก้าวหน้า (Advanced Materials) วัสดุฉลาด (Smart Materials) วัสดุอัจฉริยะ (Intelligent Materials) วัสดุทำหน้าที่ (Functional Materials) วัสดุรับคำสั่งได้ (Programmable Materials) วัสดุมีโครงสร้างลำดับชั้น (Hierarchical Materials) ไปจนถึงวัสดุที่เป็นซอฟต์แวร์ (Matters as Software)

หลังจากที่ประธานาธิบดีคลินตันได้เดินหน้าโครงการนาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (National Nanotechnology Initiative หรือ NNI) เมื่อปี ค.ศ. 2001 ซึ่งได้ก่อให้เกิดปรากฏการณ์ตื่นตัวในการลงทุนวิจัยทางนาโนเทคโนโลยีไปทั่วโลกอย่างไม่เคยมีมาก่อน ศาสตร์ของนาโนเทคโนโลยีและนาโนวัสดุได้เข้าไปแทรกซึมและสร้างสีสันให้วงการต่างๆ ทั้ง ฟิสิกส์ เคมี เภสัชศาสตร์ การแพทย์ อิเล็กทรอนิกส์ สิ่งทอ ยานยนตร์ อาหาร-เกษตร วัสดุก่อสร้าง ซึ่งทุกๆวงการต่างต้อนรับเทคโนโลยีน้องใหม่นี้อย่างอบอุ่น ตอนนี้ก็เป็นคิวของอุตสาหกรรมก่อสร้างถนนหนทาง ที่เริ่มจะเกิดการตื่นตัวในการนำเทคโนโลยีจิ๋วมาใช้บ้าง โดยสหรัฐอเมริกาเป็นตัวตั้งตัวตีที่จะไปอยู่แถวหน้า ทั้งนี้เพราะสหรัฐอเมริกามีทางหลวงรวมกันแล้วเป็นระยะทางถึง 3.6 ล้านกิโลเมตร เฉพาะแค่การบำรุงรักษาและซ่อมแซมเส้นทางก็ต้องใช้งบประมาณเกือบ 2 ล้านล้านบาทต่อปี ดังนั้นทางกรมทางหลวงสหรัฐฯ (Federation Highway Administration) จึงได้ริเริ่มโครงการวิจัยขนาดใหญ่เพื่อพัฒนาทางหลวงให้กลายมาเป็นโครงสร้างพื้นฐานที่ล้ำยุคที่สุดในศตวรรษที่ 21

ภาพบน - ยางมะตอยชนิดใหม่ที่มีส่วนผสมของอนุภาคยาง กำลังได้รับความนิยม เพราะทำให้การขับขี่นุ่มสบาย

ยุคของ Indoor Climate Control มาถึงแล้ว

เมื่อตอนเด็กๆ ผมยังจำได้ว่าในการ์ตูนญี่ปุ่นมีการพูดถึงเมืองที่อยู่ในโดมกระจกที่สร้างขึ้นมา เพื่อปกป้องผู้อยู่อาศัยภายในให้รอดพ้นจากมลภาวะที่เลวร้าย โดมกระจกนี้ใหญ่มาก บรรจุเมืองทั้งเมืองเข้าไปได้เลย มีผู้คนอยู่อาศัยในนั้นหลายแสนคน หรืออาจเป็นล้านๆ เลย ในสมัยนั้นถึงแม้เรื่องภาวะโลกร้อนยังไม่เป็นที่รู้จักกันเลยก็ตาม แต่ความคิดเกี่ยวกับเรื่องสภาพบรรยากาศที่ถูกทำลายจากสารพิษต่างๆ รวมทั้งฝุ่นนิวเคลียร์ ทำให้สถาปนิกเริ่มมีไอเดียในเรื่องดังกล่าว


ผ่านมาเกือบ 30 ปีนับตั้งแต่ผมได้เห็นจินตนาการเหล่านั้นในการ์ตูน สิ่งก่อสร้างใหญ่โตเหล่านั้นกำลังจะถูกทำให้เป็นความจริงขึ้นมาแล้วครับ ที่สำคัญมันจะไม่เกิดเพียงหนึ่งหรือสองแห่ง แต่มันกำลังจะกลายเป็นกระแสที่บูม ฮ็อตฮิต เพราะว่าด้วยสภาพภูมิอากาศของโลกที่เปลี่ยนแปลงไป มนุษย์ไม่อยากทนทุกข์กับ Climate Change หรอกครับ วิธีการหนึ่งก็คือ การไปควบคุม Climate เสียเลย ด้วยการสร้างโดมใหญ่ๆ มาครอบคลุมตัวเอง คราวนี้อยากให้ฤดูกาลข้างในเป็นอย่างไรก็ทำได้เลย ไม่ต้องไปรอหน้าร้อน หน้าหนาวเหมือนสมัยก่อน หากจำกันได้ ผมเคยพูดถึง Masdar City ที่เป็นเมืองพลังงานสะอาดที่สร้างขึ้นในทะเลทราย ของประเทศสหรัฐอาหรับเอมิเรตส์ ซึ่งเป็นประเทศผู้ผลิตน้ำมัน แต่อยากทำให้เมืองนี้ทั้งเมืองไม่ใช้น้ำมันเลย เมืองที่ควบคุม Climate ได้นี้จะบรรจุประชากร 50,000 คน

อีกโครงการยิ่งใหญ่ก็คือ Kazakhstan's Pleasure Dome หรืออีกชื่อหนึ่งว่า Khan Shatyry Entertainment Center ในประเทศคาซัคสถาน ซึ่งมีรูปร่างเหมือนเต้นท์สูงครอบคลุมอาณาบริเวณ 100,000 ตารางเมตร โดมกระจกแห่งนี้จริงๆ ก็ไม่ได้ทำด้วยกระจกหรอกครับ แต่เป็นพลาสติกชนิดหนึ่งที่มีชื่อว่า Ethylene tetrafluoroethylene (ETFE) เป็นพลาสติกใสที่ทนทานต่อการกัดกร่อน และการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ วันหลังค่อยมาเล่าให้ฟังถึงความพิเศษของมันครับ ภายในโดมมีทั้งสนามกอล์ฟ สระว่ายน้ำ ชายหาด สวนน้ำเล่นคลื่น ร้านค้ากว่า 250 ร้าน โรงภาพยนตร์ โดมอันยิ่งใหญ่แห่งนี้จะทำให้ประชากรของคาซัคสถาน สามารถมาเที่ยวชมเพื่อรับบรรยากาศทะเลของภูเก็ตแบบไม่ต้องบินมาจริงๆ ได้ตลอดปี ทั้งๆที่อากาศข้างนอกอาจหนาวถึง -35 องศาเซลเซียส


ไอเดียเกี่ยวกับ Climate Control ยังมีอีกครับ วันหลังจะมาเล่าให้ฟังต่อครับ .... ก็โลกมันร้อนนี่ครับ ...............

Nano-forestry - ตอนที่ 3

• อนุภาคนาโนเคลย์ (Nanoclays) หรือ ดินนาโน กำลังได้รับความสนใจเป็นอย่างมากในการนำมาทำวัสดุผสมคอมโพสิต (Nanocomposite) กับวัสดุอื่นๆ เช่น ผสมกับไม้ ผสมกับพลาสติก หรือแม้แต่ผสมกับเซรามิกส์ หรืออาจจะนำไม้มาผสมกับพลาสติกก็ได้ ซึ่งนับเป็นก้าวใหม่ของวัสดุผสมที่เราสามารถทำการวิศวกรรมวัสดุไปถึงระดับนาโนเมตร มหาวิทยาลัยป่าไม้แห่งปักกิ่งและวิทยาลัยป่าไม้แห่งคุนหมิงกำลังขมักเขม้นวิจัยและพัฒนาวัสดุผสมระหว่างไม้กับอนุภาคดิน มหาวิทยาลัยเซี้ยงไฮ้กำลังทำการพัฒนานาโนเซรามิกส์ที่ทำจากไม้ที่เป็นของเหลือทิ้ง มหาวิทยาลัยป่าไม้แห่ฮาบิน ศึกษาวัสดุเคลือบไม้ที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น บริษัท Polyone Asia ซึ่งเป็นผู้จัดหาผลิตภัณฑ์ทางด้านพลาสติกรายใหญ่ให้แก่อุตสาหกรรม ได้เปิดตัวผลิตภัณฑ์เม็ดพลาสติกที่เป็นวัสดุผสมระหว่างอนุภาคดินกับพลาสติกที่ชื่อว่า Maxxam LST ที่มีน้ำหนักเบา เหนียว และทนทานต่อแรงอัด จากการตรวจสอบเอกสารอ้างอิงของผู้เขียน ทำให้พบว่าในเวลานี้ ประเทศจีนมีงานวิจัยทางด้านวัสดุผสมระหว่างไม้กับพลาสติกนำหน้าประเทศอื่นๆ ทั้งหมด เป็นไปได้ไหมว่าประเทศจีนกำลังคิดจะปฏิวัติอุตสาหกรรมพลาสติก ด้วยการเปลี่ยนจากต้นน้ำที่เป็นอุตสาหกรรมปิโตรเคมี มาเป็นอุตสาหกรรมป่าไม้ ถ้าเป็นเช่นนั้น ประเทศไทยคงจะลำบากแน่ๆในอนาคต เนื่องจากเรามีอุตสาหกรรมปิโตรเคมีที่ถือว่าเข้มแข็ง แต่อ่อนแอมากๆ ทางด้านวิศวกรรมไม้ ลองนึกดูว่า ผลิตภัณฑ์ไม้ในปัจจุบันที่สร้างจากไม้เป็นแท่งๆ นั้นต่อไปสามารถผลิตได้ง่ายๆ ด้วยการฉีดเข้าไปในแม่แบบเช่นเดียวกับพลาสติก เพื่อนของผู้เขียนท่านหนึ่งคือ ผศ.ดร. เติมศักดิ์ ศรีคิรินทร์ แห่งคณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล ก็กำลังทำการพัฒนาเทคโนโลยีตัวนี้อยู่

• บรรจุภัณฑ์ ในระยะ 2-3 ปีมานี้ ได้เกิดปรากฏการณ์ใหม่ในวงการบรรจุภัณฑ์ เพราะเกิดความต้องการพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่ที่เรียกว่า “บรรจุภัณฑ์ฉลาด” (Smart Packaging) อย่างกว้างขวาง โดยผลิตภัณฑ์ฉลาดนอกจากจะมีห่อหุ้ม ยังมีฟังก์ชันหน้าที่เพิ่มเติม เช่น เซ็นเซอร์ตรวจสอบความสด จอแสดงผล หน่วยความจำ และการประมวลผลที่ติดไปกับผลิตภัณฑ์ได้ กรรมวิธีในการเคลือบระดับนาโนก็สามารถนำมาใช้พัฒนาบรรจุภัณฑ์ให้มีคุณสมบัติพิเศษเพิ่มขึ้น เช่น การเคลือบนาโนเคลย์บนผิวใยกระดาษเพื่อให้มีความสามารถในการกันอากาศและความชื้นเข้า-ออกจากหีบห่อ หรือทำให้หีบห่อมีความแข็งแรงเพิ่มขึ้น การเคลือบด้วยนาโนไททาเนียเพื่อให้หีบห่อมีความทนทานต่อการสึกกร่อนจากแสง UV

(ภาพบน - วัสดุผสมพลาสติกกับไม้ ความฉลาดทางวิศวกรรมที่สามารถนำไม้มาขึ้นรูปด้วยวิธีการเดียวกับการขึ้นรูปพลาสติก)

Nano-forestry - ตอนที่ 2

• ไม้ต้านทานปลวก/เชื้อรา อนุภาคนาโนอาจใช้ในการป้องกันเชื้อราหรือปลวกกัดกินไม้ บริษัท Nanophase
Technologies พัฒนาเทคนิคในการอัดอนุภาคนาโนของซิงค์ออกไซด์ และโลหะต่างๆ เข้าไปในเนื้อไม้ ซึ่งนอกจากจะฆ่าเชื้อโรคแล้ว ยังป้องกันแสง UV ด้วย มหาวิทยาลัยมิชิแกนได้จดสิทธิบัตรในการบรรจุยาฆ่าปลวกและเชื้อราเข้าไปในแค็บซูลจิ๋ว ที่ทำจากพอลิเมอร์โดยสามารถควบคุมการปลดปล่อยได้ รวมไปถึงกระบวนการอัดอนุภาคนาโนเหล่านั้นเข้าไปในเนื้อไม้

• ไม้ต้านทาน UV/การผุกร่อน นาโนเทคโนโลยีสามารถนำมาช่วยเคลือบผิวหรือทรีทเนื้อไม้ให้มีคุณสมบัติต้านทานแสง UV รวมไปถึงความชื้น อันเป็นสาเหตุแห่งการผุกร่อนของไม้ บริษัท BASF ของเยอรมันพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่ประกอบด้วย อนุภาคนาโนที่สามารถพ่นแบบสเปรย์ลงไปบนพื้นผิวไม้ โดยมันจะเคลือบผิวและสร้างสภาพไม่ชอบน้ำขึ้นมา มหาวิทยาลัยวิสคอนซิลพัฒนาเทคนิคในการเคลือบผิวไม้ด้วยอนุภาคนาโนและวัสดุอินทรีย์ที่สามารถดูดซับพลังงานจากแสง UV บริษัทในเยอรมันพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่มีอนุภาคนาโนไททาเนียมไดออกไซด์เป็นองค์ประกอบ เพื่อใช้เคลือบผิวไม้ที่มีสีอ่อน ให้ดูสดสวย และไม่ด่างดำ

• ไม้ทนไฟ น่าจะช่วยกระตุ้นตลาดในการใช้ไม้ให้โตขึ้นไปอีก เนื่องจากสมบัติที่ติดไฟง่ายทำให้มันมีขีดจำกัดใน การใช้งานหลายๆ ด้าน ปัจจุบันการทำให้ไม้ทนไฟมักทำโดยการอัดหรือเคลือบสารเคมีต้านทานการติดไฟเข้าไป ซึ่งจะไป ช่วยลดการเกิดปฏิกริยาเคมีในเนื้อไม้เมื่อเกิดความร้อนสูง แต่นักวิจัยกำลังศึกษาการใส่ส่วนผสมของอนุภาคนาโนเคลย์ลงไป เพื่อต้านทานการติดไฟ โดยอาจทำได้โดยการเคลือบผิวหรือการอัดเข้าไปในรูพรุนจิ๋วซึ่งมักจะมีอยู่ในเนื้อไม้

(ภาพบน - นาโนเทคโนโลยีช่วยทำให้ไม้ สามารถทำหน้าที่เป็นวัสดุตกแต่ง Outdoor ได้อย่างสดใส ทนนาน)

Nano-forestry - ตอนที่ 1

ในปี พ.ศ. 2548 หรือประมาณ 2 ปีมาแล้ว ได้เกิดปรากฏการณ์ที่น่าสนใจในวงการอุตสาหกรรมป่าไม้ของโลก นั่นคือ ประเทศมหาอำนาจทางเศรษฐกิจ 3 กลุ่ม ได้แก่ ประเทศสหรัฐอเมริกา ประเทศแคนาดา และ กลุ่มสหภาพยุโรป ต่างก็ริเริ่มจัดทำแผนกลยุทธ์นาโนเทคโนโลยีด้านป่าไม้ขึ้นมาอย่างพร้อมเพรียงกันโดยมิได้นัดหมาย ประเทศทั้งสามกลุ่มนี้ล้วนแล้วแต่มีผลผลิตจากอุตสาหกรรมป่าไม้ในอันดับต้นๆของโลก เฉพาะประเทศสหรัฐอเมริกามีผลิตภัณฑ์ที่ทำจากไม้ 225 ล้านตันต่อปี คิดเป็นมูลค่าสูงถึง 240 พันล้านเหรียญสหรัฐ (เทียบเป็นเงินไทยประมาณ 9 ล้านล้านบาท) และทำให้เกิดการจ้างงานกว่า 1.1 ล้านคน ส่วนในสหภาพยุโรปอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับป่าไม้มีมูลค่ากว่า 150 พันล้านยูโร มีการจ้างงานจำนวน 1.6 ล้านตำแหน่ง ปรากฏการณ์ตื่นตัวในการนำเอาเทคโนโลยีสมัยใหม่อย่างนาโนเทคโนโลยีมาช่วยพัฒนาวัสดุที่แสนจะเก่าแก่อย่างไม้ ไม่น่าจะเป็นเรื่องบังเอิญแต่อย่างใด หากพิจารณาอย่างลึกซึ้ง ก็จะพบว่ามีส่วนเกี่ยวข้องกับเรื่องของปรากฏการณ์โลกร้อนหรือการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลก ซึ่งตอนนี้ได้กลายมาเป็นกระแสอนุรักษ์ที่บูมขึ้นทั่วโลกหลังจากที่อดีตรองประธานาธิบดีสหรัฐได้รับรางวัลออสการ์จากการผลิตภาพยนตร์สารคดีเรื่อง “An Inconvenient Truth” อันมีเนื้อหาที่เปิดเผยหลักฐานที่น่าเชื่อถือว่าโลกของเรากำลังเข้าสู่ยุคแห่งวิกฤตทางด้านภูมิอากาศ

จะว่าไปแล้ว ….ไม้ ….. เป็นวัสดุที่ใช้แล้วสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ (Renewable) โดยการนำกลับมาใช้ใหม่นั้น อาจไม่จำเป็นต้องใช้วิธีรีไซเคิลก็ได้ เพราะถึงแม้มันจะถูกเผาทำลาย หรือย่อยสลายไปแล้ว ก็สามารถนำกลับมาใช้ได้อีกโดยผ่านกระบวนการที่เรียกว่าวัฏจักรคาร์บอน (Carbon Cycle) นั่นคือการปลูกป่าเพื่อดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศกลับมาให้เป็นไม้อีก ไม้จึงเป็นวัสดุที่ช่วยลดการปลดปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้ เมื่อเทียบกับปูนซีเมนต์ ที่ปัจจุบันเป็นตัวการในการปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่บรรยากาศในปริมาณสูงถึง 5-10 เปอร์เซ็นต์ของการปลดปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์จากกิจกรรมทุกอย่างของมนุษย์ ทำให้ปัจจุบันอุตสาหกรรมผลิตซีเมนต์พยายามคิดค้นซีเมนต์แบบใหม่ โดยเฉพาะนาโนซีเมนต์ซึ่งจะช่วยลดการปลดปล่อยคาร์บอนสู่บรรยากาศ สำหรับวัสดุอย่างไม้นั้น นาโนเทคโนโลยีสามารถนำมาใช้ปรับรูปโฉม เพื่อให้มันมีคุณสมบัติที่ดีขึ้น สามารถใช้งานได้กว้างขวางขึ้น เพื่อที่จะได้เข้าไปแทนที่วัสดุอย่างอื่น ไม่ว่าจะเป็น โลหะ พลาสติก เซรามิกส์ ซึ่งใช้พลังงานค่อนข้างมากในการผลิต (การใช้พลังงานมากในการผลิต ย่อมหมายถึงการต้องเผาถ่านหิน ก๊าซธรรมชาติ หรือน้ำมัน เพื่อนำมาผลิตกระแสไฟฟ้านั่นเอง) การพัฒนาผลิตภัณฑ์จากไม้ให้มีความพิเศษ ด้วยนาโนเทคโนโลยี นอกจากจะทำให้ได้ผลิตภัณฑ์หลากหลายไปใช้งานและช่วยลดการปลดปล่อยก๊าซเรือนกระจกแล้ว ยังอาจช่วยให้เกิดความยั่งยืนด้านพลังงานอีกด้วย เพราะพืชเป็นเทคโนโลยีที่เก่าแก่และทรงประสิทธิภาพที่สุดในการดึงพลังงานจากแสงอาฑิตย์มาใช้งาน นาโนเทคโนโลยีอาจจะช่วยในการหาหนทางใหม่ๆ ในการนำเซล์ของพืชมาใช้เก็บเกี่ยวพลังงานจากแสงอาฑิตย์

และนี่คือ …. นาโนวนศาสตร์ …. ศาสตร์ในการนำเอาเทคโนโลยีจิ๋วมาช่วยในการพัฒนาอุตสาหกรรมป่าไม้ ให้กลายเป็นอุตสาหกรรมไฮเทค ซึ่งวันหลังผมจะทยอยนำมาเล่าสู่กันฟังนะครับ ……………

(ภาพบน - ไม้ ... เป็นวัสดุที่มีโครงสร้างซับซ้อนไปจนถึงระดับนาโน (ภาพจาก Robert J. Moon, USDA Forest Products Laboratory))

นาโนคอนกรีต

คอนกรีต เป็นวัสดุที่มนุษย์คุ้นเคยที่สุดอย่างหนึ่ง ทุกๆ ปี มีการผลิตคอนกรีตขึ้นใช้งาน 1 ลูกบาศก์เมตร ต่อ ประชากรโลกหนึ่งคน ในธุรกิจก่อสร้าง คอนกรีตเป็นวัตถุดิบที่ไร้คู่แข่ง การนำนาโนเทคโนโลยีเข้ามาช่วยพัฒนาคอนกรีต ทั้งในด้านความคงทนแข็งแรงรวมไปถึงการตรวจสอบสภาพการใช้งาน เป็นยอดปรารถนาของวิศวกร ถึงแม้คอนกรีตจะเป็นวัสดุหยาบ (Bulk Material) แต่สมบัติของมันขึ้นอยู่กับความเป็นอยู่ของโครงสร้างผลึกหรือเกรน (Grain) ในระดับนาโน องค์ประกอบหนึ่งของคอนกรีตที่ใช้กันมาตั้งแต่สมัยโบราณก็คือซิลิกอนไดออกไซด์ หรือ ซิลิกา ซึ่งมีการค้นพบแล้วว่าคุณสมบัติเชิงกลของคอนกรีตจะดีขึ้นมากหากโครงสร้างของเกรนซิลิกามีขนาดระดับนาโนที่เรียกว่า นาโนซิลิกา (Nano-silica) นอกจากนั้นการเติมนาโนซิลิกาเข้าไปในซีเมนต์ยังจะช่วยให้การเสื่อมสภาพของตัวยึดเกาะเกิดได้ช้าลง ช่วยลดการสูญเสียแคลเซียมในคอนกรีต ทำให้คอนกรีตมีอายุการใช้งานนานขึ้น นอกจากนั้นยังมีการศึกษาการเติมอนุภาคนาโนที่เรียกว่า haematite ลงไปในคอนกรีตเพื่อเพิ่มความแข็งแรง โดยมีผลพลอยได้ประการหนึ่งคือ คอนกรีตสามารถถูกตรวจสอบได้โดยอาศัยคุณสมบัติทางแม่เหล็กไฟฟ้าของสารชนิดนี้ อีกแนวคิดหนึ่งที่กำลังได้รับความนิยมก็คือการนำท่อนาโนคาร์บอน (Carbon Nanotube) มาผสมกับคอนกรีตซึ่งพบว่าสามารถเพิ่มกำลังอัดของคอนกรีตได้ โดยท่อนาโนคาร์บอนซึ่งมักจะเกาะตัวกันอยู่ในลักษณะของ Bundle ที่แต่ละท่อมีแรงยึดระหว่างกัน จะสามารถสไลด์ผ่านกันได้ หากมีแรงมาดึงหรืออัดคอนกรีต ช่วยทำให้คอนกรีตมีความยืดหยุ่นคล้ายยางได้ อย่างไรก็ตามเนื่องจากท่อนาโนคาร์บอนยังมีราคาสูงอยู่ การนำไปใช้งานจริง ณ ขณะนี้จึงยังไม่เกิด แต่ในอนาคตที่ราคาในการผลิตท่อนาโนคาร์บอนจะต่ำลงมาอีกมาก เราก็มีสิทธิ์ได้เห็นคอนกรีตเสริมใยคาร์บอนมีใช้กันทั่วไปแน่

ภาพด้านบน - คอนกรีตที่ซ่อมแซมตัวเองได้ (ซ้าย-รอยแตกใหม่ๆ) (ขวา-หลังจากซ่อมตัวเองแล้ว) (Picture owned by Microlab, TU-Delft)

Smart Highway - เมื่อทางหลวงก็มีหัวคิด

ทุกๆ เช้า ก่อนจะขับรถออกจากบ้านเพื่อมาทำงานที่มหาวิทยาลัยมหิดล ถนนพระราม 6 นอกจากจะเข้าไปตรวจสอบสภาพอากาศ ที่คณะวิทยาศาสตร์ว่าเป็นยังไง อุณหภูมิเท่าไหร่ มีแดดมั้ย ผมก็จะต้องเข้า web site ของการทางพิเศษ เพื่อตรวจสอบดูก่อนว่าการจราจรบนทางด่วนเป็นอย่างไร รถหายติดหรือยัง บางทีแปดโมงครึ่งก็หายติดแล้ว บางวันอาจต้องรอถึง 9 โมง เมื่อออกจากบ้านขึ้นทางด่วนไปถึงถนนพระราม 6 ส่วนใหญ่ก็จะค่อนข้างแม่น ใช้เวลาบนทางด่วนเพียง 10-15 นาทีเท่านั้น ไม่ทราบว่าทางด่วนของเราใช้คนคอยดูกล้องวงจรปิด แล้วป้อนข้อมูลเข้าอินเตอร์เน็ต หรือว่าใช้ซอฟต์แวร์เพื่อตรวจสอบแบบเรียลไทม์

สิ่งที่ผมกล่าวมานั้น คงเป็นจุดเริ่มต้นของทางหลวงของอนาคต หรือ Smart Highway ซึ่งถนนหนทางจะกลายมาเป็นสิ่งที่มีหัวคิด ไม่ใช่เป็นเพียงสิ่งของไร้วิญญาณ ที่วางตัวเฉยปล่อยให้รถของเราวิ่งไปบนตัวมัน แต่ถนนอัจฉริยะนี้จะคอยอำนวยความสะดวกให้เรา คอยรับใช้เราให้ขับรถไปถึงจุดหมายอย่างปลอดภัย ด้วยความเร็วที่ทางหลวงสมัยนี้ให้แก่เราไม่ได้ กรมทางหลวงเกาหลีใต้ได้ริเริ่มโครงการในฝัน Smart Highway ขึ้นแล้วในปีนี้ โดยสนับสนุนเงินเกือบ 162 ล้านเหรียญสหรัฐ เพื่ออัดฉีดเข้าไปให้แก่โครงการวิจัยต่างๆ ให้เริ่มวางแผนและออกแบบ Smart Highway โดยมีเป้าหมายเพื่อให้ได้ต้นแบบ Blueprint ของ Smart Highway งบประมาณจำนวนนี้ เฉพาะทำวิจัยเท่านั้น ไม่ได้รวมงบก่อสร้างถนนจริง โดยจะสนับสนุนงานวิจัยทางด้าน วัสดุปูพื้นถนนแบบใหม่ เซ็นเซอร์ต่างๆ ที่ใช้ตรวจสอบผิวทาง การจราจร สัญญาณอันตราย ระบบไอทีของทางหลวง ระบบนี้จะช่วยให้ยวดยานสามารถขับขี่ได้ที่ความเร็ว 160 กิโลเมตรต่อชั่วโมง อย่างปลอดภัย ระบบเซ็นเซอร์ และ ระบบไอทีจะติดต่อคอยอำนวยความสะดวกให้คนขับรู้ถึงสภาพอากาศ สภาพถนน การจราจร อุบัติเหตุ น่าอิจฉาคนเกาหลีจัง ..........

ถนนที่ซ่อมตัวเองได้ - Self Healing Road

หายไปหลายวันเลยครับ เพิ่งจะกลับมาจากงาน วทท. 33 ที่มหาวิทยาลัยวลัยลักษณ์ จ. นครศรีธรรมราช จริงๆ งานจบไปตั้งแต่วันที่ 20 ตุลาคม แล้ว แต่ nanothailand ไปรถตู้ครับ เลยแวะพักระหว่างทางที่ประจวบฯ จังหวัดที่เขาไม่เอาโรงไฟฟ้าครับ หาดทรายเลยยังสวยงาม ธรรมชาติน่าชื่นชมอยู่ งาน วทท. ปีนี้เริ่มงานยิ่งใหญ่ แต่จบแบบกร่อยๆ เหงาๆ ยังไงก็ไม่รู้ สงสารคนจัดเหมือนกัน เพราะวันสุดท้ายแทบไม่เหลือใครแล้ว วทท. ปีนี้เจออุปสรรคมากมายเหลือเกิน เริ่มตั้งแต่ร่องความกดอากาศต่ำเข้าปกคลุม ทำให้ฝนตกหนักตั้งแต่วันเริ่มงาน คนที่มางานก็เจอปัญหาไม่มีที่นอน nanothailand เจอโรงแรมแกรนด์ปาร์คโกงห้องพักไป 4 ห้อง คือจองไปแล้ว แต่เขาเอาห้องไปให้คนอื่น ก็ได้แต่ทำใจ พอไปหาโรงแรมใหม่ได้ มารู้ทีหลังว่าเป็นโรงแรมผีดุ นอนกันไม่ค่อยจะหลับ โชคดีที่ได้โรงแรมทักษิณ ที่จองเผื่อเหลือเผื่อขาดช่วยเอาไว้ จริงๆ ก็เห็นใจผู้จัดนะครับ งานใหญ่ๆ ระดับนี้ ต้องใช้ทรัพยากรค่อนข้างมาก แต่มหาวิทยาลัยวลัยลักษณ์ เป็นมหาวิทยาลัยขนาดเล็กที่มีทรัพยากรจำกัด แถมธรรมชาติไม่เป็นใจอีก งานนี้เลยทำให้ผู้เข้าร่วมประชุมหลายๆ คนแหง่วไปเลย (แหง่ว = ไปแอ่วแล้วเหงา) บางคนไปถึงยังไม่ทันเข้าประชุม แต่ไม่มีที่นอน ตีรถกลับก็มี

การไปรถตู้ก็ดีเหมือนกัน ทำให้เราได้ใช้ทางหลวงเป็นระยะทางไปกลับเกือบ 2000 กิโลเมตร nanothailand พบว่าถนนหนทางมีการสร้าง ซ่อมแซม กันตลอดเวลา ไม่เคยหยุดหย่อน เพราะมันพังได้ตลอด ถนนที่สร้างเสร็จใหม่ๆ เป็นสวรรค์ของผู้ขับขี่ ต้องรีบใช้เลยเพราะอีกไม่นานผิวทางก็จะเสื่อมและพัง ถนนพระราม 2 เป็นตัวอย่างของถนนที่สร้างไม่เคยเสร็จ เพราะมีการซ่อมแซมตลอดเวลา กรมทางหลวงสหรัฐเขาใฝ่ฝันไปถึงถนนที่มีความสามารถในการซ่อมบำรุงตัวเองได้ในระดับหนึ่ง โดยได้ให้งบประมาณแก่มหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ เพื่อค้นคว้าหาวัสดุที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้ เบื้องต้นนั้นทางคณะวิจัยได้คิดค้นพอลิเมอร์ที่สามารถซ่อมแซมรอยแตก โดยการบรรจุสารซ่อมแซมเข้าไปในแค็ปซูลจิ๋ว โดยเมื่อวัสดุเกิดรอยแตก แค็ปซูลจิ๋วจะปล่อยสารเคมีออกมา ซึ่งจะซึมเข้าไปในรอยแตกได้เองด้วยแรงธรรมชาติ แล้วเกิดปฏิกริยาเคมีประสานผิวรอยแตกนั้น ทำให้หยุดการขยายวงเสียแต่เนิ่นๆ ซึ่งได้เริ่มมีการทดลองในเวอร์ชันที่ใหญ่กว่า กล่าวคือ ใช้การบรรจุสารเคมีเข้าไปในเส้นใยจิ๋ว โดยนำไปผสมกับคอนกรีต เมื่อคอนกรีตเกิดการแตกร้อย เส้นใยจิ๋วนี้จะแตกด้วยแล้วปล่อยสารประสานรอยร้าวออกมา ซึ่งเป็นที่ต้องการในงานวางคานและตอม่อสะพานมาก เนื่องจากโดยวิธีปกติเมื่อมีรอยแตกร้าว จะต้องมีการอัดฉีดอีป็อกซีเข้าไป ซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูงมาก หากเทคโนโลยีนี้พัฒนาไปจนถึงระดับที่ใช้งานจริง อีกหน่อยการเดินทางด้วยรถยนต์จะน่าภิรมย์ปานใด ลองคิดดูสิครับ ..... เรื่องนาโนเทคโนโลยีที่นำไปใช้ทำให้ถนนดีขึ้นเนี่ย วันหลัง nanothailand จะนำมาเล่าสู่กันฟังอีกครับ

(ภาพข้างบนไม่ใช่ self healing road นะครับ แต่นำภาพถนนที่ซ่อมปะจนเกือบไม่เหลือที่ให้พังแล้ว มาโชว์ให้ดู)

Boutique Road - ถนนสายบูติค

ฟังชื่อบทความนี้แล้ว ท่านผู้ฟังอาจจะคิดว่า nanothailand กำลังจะพาท่านไปตะลุยแถวย่านสยามสแควร์ ป่าวครับ จริงๆ แล้วไม่ใช่เลยครับ Boutique Road ที่ nanothailand กำลังพูดถึงอยู่นี้ หมายถึงถนนที่ทำให้เกิดชีวิตสบายๆ ไม่สร้างภาระให้แก่เมือง เป็นถนนที่ทำความสะอาดตัวเองได้ ทำความสะอาดอากาศที่อยู่เหนือมันได้ อีกทั้งยังสร้างความสบายตาแก่บริเวณนั้น ไม่ใช่แค่เพียงพื้นถนนเท่านั้นที่มีความเป็นบูติค สิ่งประกอบอื่นๆที่อยู่กับมัน ไม่ว่าไฟจราจร ที่กั้นขอบทาง ป้ายสัญญาณต่างๆ ก็สามารถทำความสะอาดตัวเองได้ และคงความสวยงามได้ยาวนาน นักวิจัยได้พัฒนาพลาสติกที่สามารถนำไปเคลือบผิวป้ายจราจร และสัญญาณไฟ โดยพลาสติกเคลือบเหล่านั้นมีความขรุขระในระดับนาโน แบบเดียวกับใบบัวในธรรมชาติ ซึ่งเมื่อมีสิ่งสกปรกมาเกาะบนใบบัว มันจะไม่สามารถเกาะได้แน่น เมื่อมีฝนตกลงมา หยดน้ำจะไม่สามารถเกาะบนผิวใบบัวได้เพราะมันมีผิวที่ไม่ชอบน้ำ น้ำจึงมีสภาพเป็นก้อนกลมที่กลิ้งไปบนผิว และสามารถชำระอนุภาคของสิ่งสกปรกออกไปได้ สีที่ใช้ทาโครงสร้างพื้นฐานต่างๆของถนน ไม่ว่าจะเป็นสะพาน ราวกั้นขอบทาง ก็มีส่วนผสมของอนุภาคนาโนไททาเนีย ที่มีความสามารถในการทำความสะอาดตัวเองได้เมื่อมีพลังงานแสง แอสฟัลต์ที่ใช้ปูพื้นถนนที่มีความสามารถในการทำความสะอาดตัวเองนี้ ได้มีการทดลองในหลายพื้นที่ของประเทศญี่ปุ่น และยุโรปแล้ว เสียดายจังครับที่เมืองไทยของเรา ยังไม่มีใครพูดถึงเรื่องนี้เลย ทั้งๆ ที่ในเมืองไทยเราก็มีคนที่สามารถเตรียมอนุภาคนาโนไททาเนียในปริมาณมากๆ ได้ nanothailand เคยไปเห็น ดร. เติมศักดิ์ ศรีคิรินทร์ ที่มหาวิทยาลัยมหิดล พาไปดูกระสอบอนุภาคไททาเนียเป็นกองๆ เลย น่าจะมีใครเอามาปูพื้นถนนสีลมสักช่วงหนึ่งก็ยังได้


ถนนสายบูติคนี่แหละครับ จะเป็นส่วนหนึ่งของ Boutique Economy ที่ nanothailand เคยพูดถึงก่อนหน้านี้ Boutique Economy ยังไม่มีคำแปลเป็นภาษาไทยครับ เพราะเป็นเรื่องใหม่ที่คนไทยอาจจะไม่คุ้นหูนัก เศรษฐกิจแบบบูติกเป็นพัฒนาการลำดับขั้นที่สูงขึ้นไปจาก Experience Economy ซึ่งสูงกว่า Knowledge-Based Economy, Industrial Economy และ Agriculture-Based Economy ตามลำดับ เศรษฐกิจแบบบูติกนี้ ผู้คนมีความเป็นอยู่แบบ มีความสุขกันทั่วหน้า อุตสาหกรรมไม่ปล่อยควันพิษและของเสียอีกต่อไป ถนนหนทาง บ้านเรือน ตึกรามอาคารต่างๆ ใช้วัสดุนาโนที่ทำความสะอาดตัวเองได้ การคมนาคมขนส่งใช้พลังงานสะอาด อาคารธุรกิจเป็นอาคารฉลาด มีระบบดูแลการใช้พลังงาน และบรรยากาศภายใน ฟังดูน่าอยู่ใช่ไหมครับ

(ภาพด้านบน - คลิ๊กที่ภาพให้ใหญ่ขึ้น - ถนนที่ทำความสะอาดตัวเองได้มีการทดลองแล้ว)

นาโนโยธา (Nano Construction)

นับตั้งแต่เริ่มมีการตื่นตัวทางด้านนาโนเทคโนโลยีในปี ค.ศ. 2000 เป็นต้นมา ศาสตร์ระดับนาโนได้เริ่มเข้าไปเกี่ยวข้องกับการวิจัยหรือความสนใจของผู้คนที่อยู่ในวงการต่างๆ ตั้งแต่ ฟิสิกส์ เคมี ชีววิทยา เภสัชศาสตร์ การแพทย์ เกษตร วิศวกรรมไฟฟ้า วิศวกรรมเคมี ไปจนถึง สาขาของสังคมศาสตร์และมนุษยศาสตร์ แต่มีศาสตร์แขนงหนึ่งซึ่งไม่ค่อยมีใครคิดว่านาโนเทคโนโลยี ซึ่งเป็นเทคโนโลยีจิ๋วจะเข้าไปเกี่ยวข้องได้ ทำให้ช่วงแรกๆ ผู้คนในสาขานี้ค่อนข้างเฉยๆ ต่อการเข้ามาของนาโนเทคโนโลยี จนระยะหลังๆ นี้เริ่มมีการตื่นตัวอย่างมาก และทำทีว่านาโนเทคโนโลยีคือคลื่นลูกใหม่ที่จะเข้ามาเปลี่ยนแปลงวงการนี้ขนานใหญ่เลยทีเดียว ศาสตร์ที่ว่านั้นคือ วิศวกรรมโยธา หรือ งานด้านการก่อสร้างนั่นเอง

ในประเทศสหรัฐอเมริกามีความตื่นตัวสูงมาก ที่จะนำนาโนเทคโนโลยีไปใช้ในอุตสาหกรรมก่อสร้าง เช่นเดียวกับ EU นั้นอุตสาหกรรมก่อสร้างมีขนาดใหญ่คิดเป็น 10% ของ GDP เลย โดยมีแรงงานที่เกี่ยวข้องถึง 25 ล้านคน ซึ่งส่วนใหญ่อยู่ใน SME ทำให้ EU ให้ความสำคัญในเรื่องนี้มาก เยอรมันเริ่มมีการให้ทุนวิจัย ในการนำนาโนเทคโนโลยีมาใช้สำหรับวิศวกรรมก่อสร้างอย่างจริงจังเมื่อปี 2549 นี้เอง นาโนเทคโนโลยีสามารถนำไปใช้พัฒนาวัสดุก่อสร้างให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น ปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์น้อยลง สถาปัตยกรรมที่ความสวยงามคงทนขึ้น เช่น คอนกรีตผสมอนุภาคนาโน เหล็กเนื้อเกรนนาโน ไม้ผสมนาโนคอมโพสิต กระจกเคลือบอนุภาคนาโน พลาสติกผสมนาโนเคลย์

.... นาโนโยธา เป็นศาสตร์แขนงใหม่ที่กำลังมาแรงและเป็นสิ่งที่ประเทศไทยควรจะรีบครอบครอง เมื่อคำนึงว่าเรามีอุตสาหกรรมผลิตวัสดุก่อสร้างหลายๆอย่าง เป็นของเราเอง ทั้งปูนซีเมนต์ กระจก พลาสติก และไม้ ขาดแต่เพียงเหล็กกล้าเท่านั้น แล้วพวกเรามีเหตุผลอะไรหรือ …. ที่จะทำให้ลังเล ไม่เป็นเจ้าของเทคโนโลยีนี้ ???

(ภาพซ้ายมือ - วิศวกรตัวน้อยกำลังก่อสร้างรังของมัน เจ้านกแก้วเหล่านี้ รู้จักเทคโนโลยีก่อสร้างก่อนมนุษย์เสียอีก)

ทางหลวงนาโน (Nano Highway)

หลังจากที่ประธานาธิบดีคลินตันได้เดินหน้าโครงการนาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (National Nanotechnology Initiative หรือ NNI) เมื่อปี ค.ศ. 2001 ซึ่งได้ก่อให้เกิดปรากฏการณ์ตื่นตัวในการลงทุนวิจัยทางนาโนเทคโนโลยีไปทั่วโลกอย่างไม่เคยมีมาก่อน ศาสตร์ของนาโนเทคโนโลยีและนาโนวัสดุได้เข้าไปแทรกซึมและสร้างสีสันให้วงการต่างๆ ทั้ง ฟิสิกส์ เคมี เภสัชศาสตร์ การแพทย์ อิเล็กทรอนิกส์ สิ่งทอ ยานยนตร์ อาหาร-เกษตร วัสดุก่อสร้าง ซึ่งทุกๆวงการต่างต้อนรับเทคโนโลยีน้องใหม่นี้อย่างอบอุ่น ตอนนี้ก็เป็นคิวของอุตสาหกรรมก่อสร้างถนนหนทาง ที่เริ่มจะเกิดการตื่นตัวในการนำเทคโนโลยีจิ๋วมาใช้บ้าง โดยสหรัฐอเมริกาเป็นตัวตั้งตัวตีที่จะไปอยู่แถวหน้า ทั้งนี้เพราะสหรัฐอเมริกามีทางหลวงรวมกันแล้วเป็นระยะทางถึง 3.6 ล้านกิโลเมตร เฉพาะแค่การบำรุงรักษาและซ่อมแซมเส้นทางก็ต้องใช้งบประมาณเกือบ 2 ล้านล้านบาทต่อปี ดังนั้นทางกรมทางหลวงสหรัฐฯ (Federation Highway Administration) จึงได้ริเริ่มโครงการวิจัยขนาดใหญ่เพื่อพัฒนาทางหลวงให้กลายมาเป็นโครงสร้างพื้นฐานที่ล้ำยุคที่สุดในศตวรรษที่ 21

ติดตามรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ http://nanotech.sc.mahidol.ac.th/nano/NanoHighway.pdf

(ภาพซ้ายมือ - Route 66 ทางหลวงเส้นเลือดหลักของอเมริกาในอดีต ยาวเกือบ 4000 กิโลเมตร ปัจจุบันมันเป็นทางหลวงในตำนานที่ทรงเสน่ห์ที่สุดในโลก มีผู้นิยมเอาไปตั้งชื่อผับ มากมายทั่วโลก)