คอนกรีตเป็นวัสดุก่อสร้างอเนกประสงค์ที่ยอดเยี่ยม แต่มีข้อจำกัดในเรื่องของความเปราะบาง เนื่องจากมีค่าความแข็งแรงแรงดึง (Tensile Strength) ไม่สูงนัก ทำให้มีแนวโน้มที่จะแตกร้าวได้ภายใต้แรงกระทำ
นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุศาสตร์พยายามหาทางแก้ไขจุดอ่อนนี้มาโดยตลอด โดยมีหนึ่งในแนวทางสำคัญคือ “การพัฒนาคอนกรีตที่สามารถอุดรอยแตกร้าวได้ด้วยตัวเอง” โดยที่ช่างไม่ต้องคอยมาเสริมคอนกรีตใหม่
ล่าสุด ทีมวิจัยที่นำโดยวิศวกรเครื่องกล เกรซ จิน ฉงรุ่ย จาก Texas A&M University ได้พัฒนาคอนกรีตที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้โดยใช้ประโยชน์จากพลังของ “ไลเคน”
ทีมวิจัยกล่าวว่า คอนกรีตดังกล่าวปรับปรุงจากความพยายามก่อนหน้านี้ในการสร้าง “คอนกรีตมีชีวิต” ที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้โดยใช้แบคทีเรีย โดยสามารถพึ่งพาตนเองได้อย่างสมบูรณ์
จินอธิบายว่า “คอนกรีตซ่อมแซมตัวเองโดยใช้จุลินทรีย์ เป็นสิ่งที่ได้รับการศึกษาวิจัยมาอย่างยาวนานกว่า 3 ทศวรรษแล้ว แต่ยังคงมีข้อจำกัดที่สำคัญอยู่ประการหนึ่ง นั่นคือ วิธีการซ่อมแซมตัวเองในปัจจุบันไม่มีวิธีใดทำงานโดยอัตโนมัติ เนื่องจากต้องใช้สารอาหารจากภายนอกเพื่อให้สารซ่อมแซมสร้างวัสดุซ่อมแซมได้อย่างต่อเนื่อง”
ตัวอย่างเช่น วิธีการใช้แบคทีเรียอาจต้องพึ่งพามนุษย์ให้ฉีดพ่นสารอาหาร เพื่อกระตุ้นให้สิ่งมีชีวิตทำงานซ่อมแซมคอนกรีตที่เสียหาย ซึ่ง นิชา โรคายา จากมหาวิทยาลัยเนแบรสกา-ลินคอล์นเป็นคนแรกที่ศึกษา และจินกับทีมวิจัยได้นำแนวทางนี้ไปต่อยอด โดยเปลี่ยนจากแบคทีเรียมาเป็นไลเคน
ไลเคนคือกลุ่มสิ่งมีชีวิต ซึ่งเกิดจากความร่วมมือแบบพึ่งพาอาศัยกันระหว่างเชื้อราและไซยาโนแบคทีเรียหรือสาหร่าย นักวิจัยได้ออกแบบไลเคนพิเศษ โดยใช้ไซยาโนแบคทีเรียที่ตรึงคาร์บอนไดออกไซด์และไนโตรเจนจากชั้นบรรยากาศ และเชื้อรารูปร่างเส้นใยที่ดึงดูดแคลเซียมที่แตกตัวเป็นไอออน และทำให้เกิดแคลเซียมคาร์บอเนตในปริมาณมาก ซึ่งเป็นองค์ประกอบของเปลือกไข่ เปลือกหอย ปะการัง และชอล์ก
ในการทดสอบในห้องปฏิบัติการ ไลเคนเหล่านี้สามารถรักษารอยแตกร้าวในคอนกรีตได้ โดยการสะสมแคลเซียมคาร์บอเนตในปริมาณมาก ทำให้รอยแตกร้าวติดกันและป้องกันไม่ให้แพร่กระจายไปมากกว่านี้ ซึ่งจริง ๆ แล้วไม่ต่างจากคอนกรีตซ่อมแซมตัวเองได้ของชาวโรมันโบราณ ที่ใช้ปฏิกิริยาเคมีเพื่อผลิตแคลเซียมคาร์บอเนตเพื่อซ่อมแซมคอนกรีต
ไลเคนไม่จำเป็นต้องได้รับอาหาร ซึ่งแตกต่างจากแบคทีเรีย มันเพียงแค่อยู่เฉย ๆ ทำหน้าที่ของมัน และไม่จำเป็นต้องให้มนุษย์ดูแล
อย่างไรก็ตาม ทีมวิจัยยอมรับว่า จำเป็นต้องมีการศึกษาวิจัยเพิ่มเติมต่อไป โดยวางแผนที่จะดูว่า ไลเคนจัดการกับรอยแตกร้าวที่มีอยู่เดิมอย่างไร สิ่งนี้อาจเป็นแนวทางในการปรับปรุงวัสดุที่อาจกลายมาเป็นสิ่งสำคัญต่อวิถีชีวิตของมนุษยชาติได้
ทีมวิจัยระบุว่า “ผลลัพธ์แสดงให้เห็นถึงศักยภาพสำหรับการซ่อมแซมคอนกรีตที่ยั่งยืนได้ด้วยตัวเอง โดยใช้ความสามารถของสิ่งมีชีวิตสองชนิดพร้อมกันและขจัดความจำเป็นในการได้รับสารอาหารจากภายนอก”
อ่านงานวิจัยฉบับเต็ม ที่นี่
เรียบเรียงจาก Science Alert
- คอนเทนต์พิเศษ
สำหรับคุณ - TOP ต่างประเทศ
- วิดีโอยอดนิยม
