นักวิจัยคิดค้น Smart Glue กาวที่สามารถควบคุมการติดกับวัตถุได้ด้วยกระแสไฟฟ้า

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย MTU (Michigan Technological University) ได้คิดค้นนวัตกรรมใหม่ที่มีชื่อว่า Smart Glue หรือกาวอัจฉริยะ ที่สามารถใช้งานได้ทั้งในพื้นที่ที่มีอากาศถ่ายเท และพื้นที่ใต้น้ำ รวมทั้งยังสามารถ ควบคุมการติดกับวัตถุด้วยการปล่อยกระแสไฟฟ้า ได้อีกด้วย

ซึ่ง Smart Glue นี้ ได้ต่อยอดมาจากงานวิจัยของผู้ช่วยศาสตราจารย์ Bruce Lee ประจำคณะวิศวกรรมชีวการแพทย์ (Biomedical Engineering) ของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยี Michigan (MTU - Michigan Technological University) ที่คิดค้นเรื่องนี้ขึ้นมาในปี 2017 และเริ่มเป็นรูปเป็นร่างขึ้นมาในปี 2020 นี้

ภาพจาก : https://www.mtu.edu/news/stories/2020/february/mtu-engineers-zap-and-unstick-underwater-smart-glue.html

โดยเขาได้แนวคิดเรื่องนี้มาจากประสบการณ์ตรงที่เขามักจะ ประสบปัญหากับการใช้งานผ้าปิดแผลหรือพลาสเตอร์ ที่เมื่อลอกออกมักจะดึงขนบริเวณใกล้กับแผลหลุดออกมาด้วย หรือในบางครั้งที่เกิดความผิดพลาดในการติดพลาสเตอร์ ก็อาจส่งผลให้แผลฉีกจากความเหนียวของกาว สร้างความเจ็บปวด ให้กับเราอยู่ไม่น้อยเลยทีเดียว นอกจากนี้ยัง ทิ้งรอยกาว เหนียวๆ เอาไว้ให้หงุดหงิดอีกต่างหาก

ด้วยเหตุนี้ Lee จึงเกิดแนวคิดในการประดิษฐ์กาวชนิดใหม่สำหรับพลาสเตอร์ปิดแผลที่มีความเหนียวติดทน, กันน้ำได้ และไม่สร้างความลำบากหรือทิ้งความเจ็บปวดไว้หลังจากการลอกทิ้งขึ้นมา โดยได้ แรงบันดาลใจมาจากเมือกใต้เท้าของหอยแมลงภู่ ที่มีความเหนียวและใช้งานได้ดีในพื้นที่ใต้น้ำ และได้ศึกษาเกี่ยวกับเมือกดังกล่าวนี้ และแยกส่วนประกอบทางเคมีของมันออกมา พบว่ามี สารประกอบโปรตีนและกรดอะมิโน DOPA (3,4-Dihydroxyphenylalanine) ที่มีความคล้ายคลึงกับสารโดปามีน (Dopamine) ในมนุษย์ 

เมือกใต้เท้าของหอยแมลงภู่

ภาพจาก : https://jeb.biologists.org/content/jexbio/220/4/517/F1.large.jpg

จากนั้นเขาก็ได้ทำการสังเคราะห์สารดังกล่าวนี้ขึ้นมาใหม่ให้มีลักษณะใกล้เคียงกันกับเมือกใต้เท้าของหอยแมลงภู่ที่สามารถนำเอาไปใช้งานเพื่อติดกับสิ่งของอื่นๆ คล้ายกาวได้ และทดลองนำเอาไฟฟ้ามาใช้งานร่วมกับสารดังกล่าวนี้เพื่อคลายความเหนียวของกาวลง แต่ส่วนที่ยากของการวิจัยในครั้งนี้คือการ ทำให้ DOPA นี้กลับมามีคุณสมบัติคล้ายกาวที่สามารถใช้งานเพื่อติดกับสิ่งอื่นๆ ได้อีกครั้งหนึ่ง

“เราเชื่อว่ามีอีกหลายคนที่ได้ทดลองสกัดสารที่มีความคล้ายคลึงกับเมือกของหอยแมลงภู่เพื่อนำมาประดิษฐ์สิ่งอื่นๆ อีกมากมาย แต่การนำเอากระแสไฟฟ้ามาใช้ร่วมกันนั้นเป็นเรื่องใหม่ ซึ่งการสกัดสารดังกล่าวนี้มาประดิษฐ์เป็นกาวนั้นง่ายกว่าการที่เราใช้กรดแบบทั่วๆ ไปในการผลิตกาวอยู่มากเลยทีเดียว และการนำเอาสารนี้มาปรับใช้ในลักษณะนี้ก็ง่ายต่อการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ไฟฟ้าอีกด้วย เพราะเราสามารถควบคุมมันได้คล้ายกับการกดปุ่ม”

ในขั้นตอนนี้ Lee ได้ร่วมมือกับ Seleh Akram Bhuiyan นักศึกษาปริญญาเอกวิศวกรรมชีวการแพทย์ ในการพัฒนาประสิทธิภาพของกาวชนิดนี้ โดย Bhuiyan ได้นำเอาแร่ ไทเทเนียมและแพลททินัมมาใช้เพื่อทดลองปฏิกิริยากับกระแสไฟฟ้า และผลการทดลองในขั้นตอนนี้ก็พบว่าเมื่อมีกระแสไฟไหลผ่านสายไฟฟ้าที่เชื่อมต่อไว้กับกาวนั้นจะทำให้ความเหนียวของกาวนั้นอ่อนลง และเมื่อกระแสไฟสูงมากพอก็ทำให้กาวละลายได้

โดยผลการทดลองพบว่า หากใช้ กระแสไฟราว 9 โวลต์จะทำให้กาวละลายตัวลงได้ในเวลา 7 วินาที เพียงเท่านั้น และปัญหาที่พบในการทดลองก็มีเพียงแค่ ตัวกาวเปลี่ยนเป็นสีแดงเมื่อกระแสไฟไหลผ่าน เท่านั้น ดังนั้นการวิจัยในครั้งหน้าจึงเป็นการมุ่งพัฒนาและเปลี่ยนแปลงสีของ Smart Glue ให้เปลี่ยนกลับไปเป็นสีขาวดังเดิมหลังผ่านกระแสไฟ ซึ่งในขั้นตอนนี้ก็ได้ทาบทาม Ameya Narkar (วิศวกรเคมีแพทย์ประจำมหาวิทยาลัย MTU) มาช่วยในเรื่องนี้เพิ่มเติมด้วย

อย่างไรก็ตาม ขอบเขตของการวิจัยในครั้งนี้ไม่เพียงตั้งใจจะพัฒนามาเพื่อใช้กับพลาสเตอร์ปิดแผลเท่านั้น เพราะมันสามารถนำเอาไป ปรับใช้และต่อยอดในการใช้งานได้อีกหลายประเภท ไม่ว่าจะเป็นในกระบวนการผลิตอุปกรณ์ดำน้ำ, โรงงานรถยนต์ หรือการใช้งานกับอวัยวะเทียมเองก็น่าจะใช้ประโยชน์จาก Smart Glue นี้ได้เช่นเดียวกัน