ม.ขอนแก่น ประดิษฐ์โครงจักรยานจาก “ไหม” คันแรกของโลก ราคาถูก รับแรงกด-ยืดหยุ่นตัวสูง

อาจารย์วิศวะ ม.ขอนแก่น โชว์ผลงาน “จักรยานจากผ้าไหม” คันแรกของโลก ใช้ไหมผสมเรซินทำโครงรถจักรยาน รับแรงกด แรงเค้น และค่ายืดหยุ่นตัว สูงกว่าโครงจักรยานอะลูมิเนียม แถมราคาถูกกว่าโครงจักรยานคาร์บอนไฟเบอร์ถึง 4 เท่า

ผศ.ดร.พนมกร ขวาของ อาจารย์ภาควิชาวิศวกรรมเคมี คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น (มข.) แถลงข่าวผลงานวิจัย เรื่อง “จักรยานจากผ้าไหม คันแรกของโลก (The World’s first Bicycle Silk)” ว่า การวิจัยเรื่อง “จักรยานจากผ้าไหม คันแรกของโลก” ได้รับแรงบันดาลใจมาจากการประยุกต์วัสดุในท้องถิ่นอย่างผ้าไหม ที่นอกจากจะใช้เป็นเครื่องนุ่งห่ม อุปกรณ์ตกแต่งบ้าน การทำเครื่องสำอาง ยังสามารถนำไปต่อยอดเป็นวัสดุทดแทนอื่นๆ เนื่องจากไหมมีลักษณะของโครงสร้างที่มีความแข็งแรง การรับแรง เทียบเท่ากับเหล็ก จากแนวคิดดังกล่าวจึงนำมาสู่การประดิษฐ์โครงรถจักรยานที่มีไหมเป็นส่วนประกอบ

ผศ.ดร.พนมกร กล่าวว่า สำหรับการประดิษฐ์จักรยานจากผ้าไหมคันแรกของโลก เป็นการนำวัสดุใหม่มาทดแทน โครงรถจักรยานที่ทำจากคาร์บอนไฟเบอร์ ที่มีราคาสูงประมาณโครงละ 40,000-100,000 บาท และน้ำหนักเบา รวมไปถึงการมีค่าการยืดหยุ่นตัวสูงเมื่อเทียบกับโครงอลูมิเนียม ในขณะที่โครงจักรยานไหมมีต้นทุนการผลิตในราคาเพียง 15,000-20,000 น. ซึ่งถูกกว่าถึง 4 เท่า จากการทดสอบพบว่า โครงรถจักรยานที่ทำจากไหมผสมเรซินสามารถรับแรงกด (Load) ได้มากกว่า 1,300 นิวตัน แรงเค้น (Stress) มากกว่า 55 เมกะปาสคาล และค่าการยืดหยุ่นตัว (Flex Modulus) มากกว่า 2,700 เมกะปาสคาล เมื่อเทียบกับโครงรถจักรยานอะลูมิเนียมที่มีน้ำหนักเท่ากันที่นำมาทำการทดสอบ พบว่าอะลูมิเนียมสามารถรบแรงกด (Load) ได้มากกว่า 750 นิวตัน แรงเค้น (Stress) มากกว่า 12 เมกะปาสคาล และค่าการยืดหยุ่นตัว(Flex Modulus) มากกว่า 80 เมกะปาสคาล

“จักรยานที่ทำมาจากคาร์บอนไฟเบอร์ มีน้ำหนักเบา ราคาสูงมาก แต่โครงรถจักรยานผ้าไหมผสมเรซิ่นที่ประดิษฐ์ขึ้นในครั้งนี้ เป็นการใช้วัสดุใหม่ที่สามารถนำมาทดแทนโครงรถจักรยานชนิดที่ทำจากคาร์บอน ไฟเบอร์ ซึ่งมีต้นทุนที่ถูกกว่า จากการทดสอบพบว่าโครงจักรยานผ้าไหมจะสามารถรับแรงกดได้มากกว่าโครงรถจักรยานที่ทำจากอะลูมิเนียม ประมาณ 5 เท่า การทดสอบแรงดึง พบว่า สามารถรับแรงดึงได้มากกว่าโครงรถจักรยานที่ทำจากอะลูมิเนียมได้ประมาณ 8 เท่า การทดสอบแรงยืดหยุ่น พบว่า โครงจักรยานจากผ้าไหมสามารถยืดหยุ่นตัวได้มากกว่าอะลูมิเนียม ประมาณ 30 เท่า ฉะนั้น จะส่งผลดีกับผู้ขับขี่ คือ น้ำหนักของจักรยานไหมจะมีน้ำหนักเบากว่า จักรยานอะลูมิเนียม หากต้องรับแรงในน้ำหนักเดียวกัน และ จักรยานไหมยืดหยุ่นตัวได้ดี เปรียบเสมือนกับจักรยานที่มีโช้คอยู่ในตัว ทำให้เมื่อยล้าน้อยลง สามารถขับขี่ได้นานขึ้น” ผศ.ดร.พนมกร กล่าว

นอกจากนี้ ทีมวิจัยได้มีการพัฒนาเรซิ่นและส่วนประกอบวัสดุที่ใช้กับจักรยานผ้าไหมที่สามารถรับแรงได้มากขึ้น โดยเป็นเรซิ่นที่พัฒนามาใช้ทำเป็นแผ่นกันกระแทกที่สามารถรับแรงกระแทกของกระสุนปืนขนาด .357 Maxnum เทียบเท่าระดับ III ของ NIJ โดยเรซินและวัสดุเสริมสามารถทำที่ทำให้น้ำหนักแผ่นกันกระแทกลดลง 25 % และสามารถนำไปใช้ในการทำแผ่นกันกระแทกสำหรับปืน M 16 ได้ (กรณีนี้น้ำหนักยังมากอยู่) ซึ่งเรซินและวัสดุผสมนี้จะถูกนำมาใช้ในการทำโครงจักรยานผ้าไหมเช่นเดียวกัน จะส่งผลให้น้ำหนักจักรยานลดลงได้อีก แต่ยังคงรับแรงได้เท่าเดิม

อาจารย์ สุธา ลอยเดือนฉาย คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น กล่าวว่า ขั้นตอนการผลิตโครงจักรยานจากผ้าไหม ว่า เริ่มต้นให้นำโครงจักรยานต้นแบบมาตัดโครงเก่าออกเพื่อใช้ข้อต่อของจักรยานเดิม ม้วนพันเป็นลักษณะเช่นเดียวกับโครงรถจักรยานแบบที่มีอยู่ จากนั้นใช้เรซินเชื่อมผ้าไหมเข้าด้วยกัน เมื่อได้ชิ้นส่วนครบจึงประกอบโครงจักรยานที่ทำจากผ้าไหมเข้ากับโครงจักรยานต้นแบบเดิม หลังจากนั้น นำเส้นไหมมาพันโดยรอบโครงจักรยานที่ทำจากผ้าไหม โดยทิ้งไว้ให้เรซินแห้งแข็งตัวเป็นเวลา 3 วัน หลังจากนั้น ขัดผิวสัมผัสให้เรียบเนียนสวยงามด้วยเครื่องกลึง ประกอบโครงจักรยาน และสร้างเฟรมส่วนที่รับน้ำหนักจากเบาะถึงแกนล้อหลัง โดยน้ำหนักผ้าไหมที่ใส่เรซินเท่ากับน้ำหนักเฟรมอะลูมิเนียม เพื่อนำไปทำการทดสอบการยืดหยุ่นตัวเทียบกับเฟรมอะลูมิเนียม เมื่อแล้วเสร็จจะทดสอบด้วยการขับขี่เป็นขั้นตอนสุดท้าย

ปัจจุบันทีมผู้วิจัย ได้จดสิทธิบัตรโครงรถจักรยานที่ทำจากไหมผสมเรซิน (resin) เป็นทรัพย์สินทางปัญญาของมหาวิทยาลัยขอนแก่นเป็นที่เรียบร้อยแล้ว ถือได้ว่า จักรยานจากผ้าไหม เป็นอีกก้าวหนึ่งของการนำวิถีวัฒนธรรม อย่าง “ผ้าไหม” มาต่อยอดการประดิษฐ์ โดยนำคุณสมบัติความแข็งแรงของไหม มาใช้เป็นวัสดุทดแทน คาร์บอนไฟเบอร์ ที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้งานโดยมีความแข็งแรงเทียบเท่ากับเหล็ก ฉะนั้นความสำเร็จของการประดิษฐ์“จักรยานจากผ้าไหม คันแรกของโลก (The World’s first Bicycle Silk)” นี้จึงเป็นที่สะท้อน การคิดค้นนวัตกรรมได้เป็นอย่างดี ที่การสร้างสรรค์สิ่งใหม่ๆไม่จำเป็นต้อง ติดอยู่ในกรอบเดิมๆ หากหน่วยงานใดสนใจ ติดต่อได้ที่กองบริหารงานวิจัย สำนักงานอธิการบดี อาคาร 2 มหาวิทยาลัยขอนแก่น โทรศัพท์ : 043 203176 โทรสาร : 043 203177