บทนำ
ในบทความก่อนหน้า เราเห็นการประยุกต์ใช้นาโนเทคโนโลยีในการแพทย์ อิเล็กทรอนิกส์ อาหาร พลังงาน และสิ่งแวดล้อม บทความนี้จะพาคุณไปดูการประยุกต์ใช้อีกในโดเมนอื่นๆ และว่ามันปรับปรุงวิธีดั้งเดิมอย่างไร
รายการการประยุกต์ใช้นาโนเทคโนโลยี
1. ผ้าและวัสดุสิ่งทอ (Fabric)
อนุภาคขนาดนาโนช่วยปรับปรุงคุณสมบัติผ้าได้โดยไม่เปลี่ยนน้ำหนัก ความหนา หรือความแข็ง ต่างจากเทคนิคเก่าๆ ตัวอย่าง: นาโนวิสเกอร์ (nano whiskers) ผสมกับผ้า → กางเกงเบา กันน้ำ กันคราบ
การใช้งานปัจจุบัน:
- นาโนวิสเกอร์ ทำให้วัสดุกันน้ำ กันคราบ
- อนุภาคเงินนาโน (silver nanoparticles) ผสมผ้า → กันกลิ่น กำจัดเชื้อโรค
- อนุภาคนาโนสร้างเอฟเฟกต์ "ใบบัว" (lotus effect) → น้ำฝนพัดพาหมูนหาย
อนาคต:
- วิจัยผ้าซอลลาร์เซลล์ ด้วย Konarka's Power Fiber
- เส้นใย Piezoelectric → ผลิตไฟฟ้าจากการเคลื่อนไหวปกติ
- ผ้าจากโปรตีน ป้องกันสารเคมีอันตราย
2. อุปกรณ์กีฬา (Sporting Goods)
ข่าวดีสำหรับแฟนเทนนิสและกอล์ฟ นาโนเทคโนโลยีปรับปรุงอุปกรณ์กีฬา:
- นาโนทิวบ์ (nanotubes) ในกรอบไม้เทนนิส → เพิ่มความแข็งแรง เพิ่มการควบคุมและพลัง
- เพิ่มอายุการใช้ลูกเทนนิส → ลดอัตราการรั่วของอากาศ
- อนุภาคนาโนปรับปรุงความสม่ำเสมอของวัสดุเพลาไม้กอล์ฟ → ปรับปรุงการสวิง
- ซิลิก้า นาโนพาร์ติเคิล (silica nanoparticles) → เส้นเบ็ดตกปลาแข็งแรงขึ้น โดยไม่เพิ่มน้ำหนัก (เติมช่องว่างระหว่างเส้นใยคาร์บอน)
3. เซนเซอร์เคมีและชีวภาพ (Chemical and Biological Sensors)
ข้อได้เปรียบใหญ่สุด: ลดขนาดเซนเซอร์ เพิ่มความสามารถใช้งานในสภาพแวดล้อมซับซ้อน องค์ประกอบตรวจจับ: คาร์บอนนาโนทิวบ์ สังกะสีนาโนไวร์ (zinc oxide nanowires) พาลเลดิยัมนาโนพาร์ติเคิล
โครงการกำลังพัฒนา:
- เซนเซอร์จาก zinc oxide nanowire + carbon nanotubes → ตรวจจับเคมีบخارหลากหลายชนิด
- เซนเซอร์ตรวจจับระเหยอินทรีย์ (VOCs) → ชั้นทองนาโนพาร์ติเคิลบนฟิล์มพอลิเมอร์
- เซนเซอร์ในโทรศัพท์มือถือ → ใช้ nanoporous silicon detection elements → เครือข่ายตรวจจับรั่วไหลของก๊าซเคมี
- วิจัยที่ Technische: พ่นคาร์บอนนาโนทิวบ์บนผิวพลาสติกยืดหยุ่น → ทำให้ทำงานเป็นเซนเซอร์ เช่น พลาสติกห่ออาหารตรวจจับอาหารเน่า
4. การประยุกต์ใช้ในอวกาศ (Space Applications)
นาโนเทคโนโลยีนำเสนอนาโนวัสดุขั้นสูง สำหรับ:
- เครื่องบินแสงอาทิตย์ (solar sails) เบา และสายเคเบิลสำหรับลิฟท์อวกาศ
- คาร์บอนนาโนทิวบ์ทำสายเคเบิลลิฟท์อวกาศ → ลดต้นทุนการส่งวัสดุขึ้นวงโคจร
- สร้างยานอวกาศจากคาร์บอนนาโนทิวบ์ → ลดน้ำหนัก
- นาโนเซนเซอร์ตรวจสอบระดับสารเคมีปริมาณน้อยในยาน และระบบสนับสนุนชีวิต
5. เซลล์เชื้อเพลิง (Fuel Cells)
เซลล์เชื้อเพลิงใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา (catalysts) เช่น ไฮโดรเจน เมทานอล ปลาทินัม นาโนเทคโนโลยีช่วยใช้ นาโนพาร์ติเคิลของปลาทินัมหรือวัสดุอื่น → ลดต้นทุน
การประยุกต์ใช้อื่นๆ:
- เยื่อหุ้ม (membrane) เฉพาะทางสำหรับไอออนไฮโดรเจน → นาโนเทคสร้างเยื่อหุ้มมีประสิทธิภาพมากขึ้น เบากว่า ทนทานกว่า
- Brookhaven National Lab: พัฒนา "Nanoplate" catalyst จากปลาทินัม+ตะกั่ว → ลดออกซิเจนสูง อายุการใช้งานยาว
- Brown University: ตัวเร่งปฏิกิริยาไม่ใช้ปลาทินัม → กราฟีนเคลือบ cobalt nanoparticle → ลดราคาลงไปได้มาก
- Stony Brook University: ผลิตไฮโดรเจนจากน้ำ ด้วยทองนาโนพาร์ติเคิล + พลังงานแสงอาทิตย์ → นาโนพาร์ติเคิลน้อยกว่า 12 อะตอม ทำหน้าที่ photocatalyst ได้ดี
นาโนเทคโนโลยีเป็นเทคโนโลยีใหม่ค่อนข้างใหม่ แต่พิสูจน์ศักยภาพอันน่าประทับใจแล้ว ปฏิวัติเทคโนโลยีอื่นๆ โดยรวมตัวเอง สร้างผลิตภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ต้นทุนต่ำกว่า และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมกว่าเวอร์ชันก่อนหน้า แต่ยังไม่จบเพียงเท่านี้ การวิจัยและทดลองยังดำเนินต่อไป โครงการอันนับไม่ถ้วนอยู่ระหว่างพัฒนา ทั้งหมดมุ่งสู่อนาคตที่ดีกว่า สุขภาพดีกว่า และพลังงานมากขึ้น
