ของแข็งที่เบาที่สุดในโลก ผลลัพธ์จากการท้าพนัน

ของแข็งที่เบาที่สุดในโลก ผลลัพธ์จากการท้าพนัน

เกร็ด Sci.&Tech. By Marisa

บทความนี้เผยแพร่ที่ จดหมายข่าว MTEC 

แปลและเรียบเรียงโดย มาริสา คุณธนวงศ์

ของแข็งที่เบาที่สุดเป็นที่รู้จักกันดีในชื่อ แอโรเจล (Aerogel) แต่วัสดุนี้ยังมีชื่อเล่นอีกหลายชื่อ ได้แก่ Frozen smoke, Solid smoke หรือ Blue smoke มันเป็นของแข็งที่เบาที่สุดในโลก จนได้รับการบันทึกใน Guinness World Records ว่าเป็นวัสดุที่เป็นฉนวนได้ดีที่สุด และเป็นของแข็งที่มีความหนาแน่นต่ำสุด น้อยกว่าแก้วถึงพันเท่า มีโครงสร้างที่เป็นรูพรุนค่อนข้างโปร่งแสงแต่ไม่โปร่งใส  ประกอบไปด้วยอากาศ 50-99.5%  มีความสามารถในการรับแรงได้มากกว่าน้ำหนักตัวเองถึง 500 – 4000 เท่า เมื่อสัมผัสจะรู้สึกคล้ายกับโฟม (Styrofoam) ที่มีความเบาแต่แข็งไม่ยืดหยุ่น

 

แอโรเจลถูกค้นพบเมื่อปี ค.ศ.1931 โดย  Dr. Samuel Steven Kistler ผู้ชนะของการท้าพนันซึ่งเขาได้รับคำท้าจาก Dr. Charles Learned เพื่อนนักวิทยาศาสตร์ ที่มหาวิทยาลัยในรัฐแคลิฟอร์เนีย พวกเขาแข่งขันกันว่า “ใครจะเป็นผู้ที่สามารถนำอากาศเข้าไปแทนที่ของเหลวที่อยู่ในเจลได้โดยไม่เกิดการหดตัวหรือเสียรูป” จนในที่สุด Kistler สามารถทำได้สำเร็จ เขาเป็นผู้ชนะ และค้นพบแอโรเจลเป็นคนแรก ในปีนั้นเอง เขาก็ได้ตีพิมพ์ผลงานดังกล่าวในวารสาร Nature ต่อมาในช่วงต้นทศวรรษที่40 เขามีข้อตกลงทางการค้ากับบริษัท Monsanto เพื่อผลิตซิลิกาแอโรเจลภายใต้ชื่อทางการค้าว่า Santocel, Santocel-C, Santocel-54 และ Santocel-Z

 

การทำแอโรเจล ทำได้โดย เริ่มจากการใช้ Silicon alkoxide ผสมกับตัวทำละลาย เช่น เอทานอล ได้เป็นเจลที่เรียกว่า  Alcogel  ต่อมากำจัดส่วนที่เป็นของเหลวในเจลออกไปด้วยกระบวนการทำให้แห้งภายใต้เงื่อนไขวิกฤต ซึ่งมีอุณหภูมิและความดันสูงมาก (supercritical drying) โดยไม่ทำให้เจลเสียรูป ในกระบวนการผลิตอาจจะเปลี่ยนซิลิกา เป็นคาร์บอน อะลูมินา โครเมียม ดีบุก หรือสารอื่นๆ ก็จะได้แอโรเจลที่มีสมบัติและสีที่ต่างกัน

ปัจจุบันมีการนำแอโรเจลมาใช้งานได้หลากหลายรูปแบบ เช่น ใช้คาร์บอนแอโรเจลเป็นตัวกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์  องค์การนาซ่าใช้ซิลิกาแอโรเจล เป็นตัวดักจับฝุ่นในโครงการ Stardust และมันยังเป็นฉนวนกันความร้อนได้ดีอีกด้วย