เผยไต๋ "สไปเดอร์แมน"

บีบีซีนิวส์-ชุด "สไปเดอร์แมน" สีแดงสดสุดเท่ ซึ่งช่วยให้ผู้สวมใส่สามารถไต่ตึกสูงได้นั้น อาจผลิตได้จริงในวันหนึ่งหลังจากเราทราบความลับของตุ๊กแกและแมงมุมที่ยึดเกาะผนังได้

งานวิจัยซึ่งตีพิมพ์ผ่านวารสารเจอร์นัล ออฟ ฟิสิกส์ (Journal of Physics) ได้รายงานการศึกษาเทคโนโลยีเลียนแบบธรรมชาติ (Natural Technology) ซึ่งนำแมงมุมและตุ๊กแกมาศึกษา อาจช่วยให้คนเราปีนป่ายข้างตึกหรือห้อยโหนลงมาจากบนหลังคาได้ ทั้งนี้แมงมุมและตุ๊กแกนั้นต่างมีขนเล็กๆ ที่ช่วยยึดเกาะกับพื้นผิวต่างๆ ได้ ขณะที่บางรายงานก็ระบุว่าตุ๊กแกสามารถผยุงน้ำหนักได้มากกว่าน้ำหนักตัวเองหลายร้อยเท่า

เมื่อปี 2545 มีงานวิจัยของสหรัฐอเมริการะบุว่าการเกาะติดของตีนตุ๊กแกนั้นขึ้นอยู่กับแรงแวน เดอ วาลส์ (van der Waals) ซึ่งเป็นแรงระหว่างโมเลกุลอย่างอ่อน โดยแรงดังกล่าวเกิดขึ้นเมื่อมีความไม่สมดุลของประจุไฟฟ้ารอบๆ โมเลกุลของขนเส้นเล็กๆ ขนาดต่างกันนับล้านล้านเส้นซึ่งเรียงกันเป็นลำดับชั้นในตีนแต่ละข้างของตุ๊กแก แรงดึงดูดที่สะสมจากเส้นขนนับล้านล้านเส้นทำให้ตุ๊กแกเดินไปบนผนังหรือแม้แต่เดินกลับหัวจากกระจกเรียบๆ ได้

ศ.นิโคลา ปักโน (Prof.Nicola Pugno) จากวิทยาลัยโพลีเทคนิคแห่งตูริน อิตาลี ได้คำนวณหาวิธีที่จะนำการยึดเกาะแบบเดียวกันนี้มาใช้รองรับน้ำหนักของมนุษย์ แต่ว่ายิ่งพื้นผิวที่ต้องการยึดเกาะใหญ่ขึ้นเท่าไหร่ ความแข็งแรงในการยึดเกาะก็ยิ่งลดลงไปด้วย ดังนั้นถุงมือขนาดพอเหมาะกับมือคนที่เลียนแบบขนเล็กๆ ของตุ๊กแกจึงไม่สามารถยึดติดได้ดีเท่ากับตีนตุ๊กแก

"นักวิจัยบางคนสามารถคำนวณทางทฤษฎีหาความแข็งแรงในการยึดเกาะมากกว่า 200 เท่าของความแข็งแรงในการยึดเกาะของตุ๊กแก แต่ระหว่างทฤษฎีและการประยุกต์ในทางปฏิบัตินั้นมีช่องว่างที่กว้างมาก ถ้าเราสามารถทำให้พื้นผิวมีความแน่นมากขึ้นเล็กน้อย ผลข้างเคียงที่ว่าก็จะหายไป แล้วเราก็จะผลิตชุดที่มีแรงยึดเกาะเช่นเดียวกับตุ๊กแกได้" ศ.ปักโนกล่าว

นักวิจัยแห่งตูรินคาดหวังว่าท่อนาโนคาร์บอน (carbon nanotube) จะเป็นทางเลือกสำหรับใช้ผลิตเส้นขนเลียนแบบตุ๊กแกได้ ทั้งนี้ท่อนาโนคาร์บอนเป็นท่อทรงกระบอกขนาดเล็กที่มีขนาดเพียง 1 ในล้านล้านส่วนของ 1 เมตร แต่มีความแข็งแรงอย่างมากและสามารถผลิตเป็นท่อที่ใหญ่ขึ้นได้

ศ.ปักโนยังเน้นย้ำว่าต้องพิสูจน์คุณสมบัติ 3 อย่างของชุดสไปเดอร์แมน อย่างแรกซึ่งชัดเจนที่สุดคือคุณสมบัติในการยึดเกาะ ถัดมาคือต้องหลุดจากพื้นผิวได้ง่ายเมื่อยึดติดแล้ว อย่างสุดท้ายคือต้องสามารถทำความสะอาดตัวเองได้ที่อุณหภูมิค่าหนึ่ง ซึ่งการทำความเข้าใจในความต้องการอย่างหลังนี้เป็นเรื่องสำคัญมาก เพราะความสกปรกจะมาพร้อมกับคุณสมบัติในการยึดติดของชุด

วิธีหนึ่งที่จะให้ชุดทำความสะอาดตัวเองได้คือต้องทำให้ชุด "ไม่ชอบน้ำสุดขีด" (superhydrophobic) เพื่อที่จะสลัดน้ำออกได้อย่างเต็มที่ เมื่อหยดน้ำเล็กๆ ถูกสลัดออกบริเวณที่สัมผัสก็ควรจะนำพาอนุภาคสกปรกออกไปด้วย ซึ่งจะสร้างคุณสมบัตินี้ได้ง่ายๆ โดยการดัดแปลงคุณสมบัติทางเรขาคณิตของพื้นผิวด้วยศาสตร์ที่เรียกว่า "ทอพอโลจี" (Topology)

"จะทำให้กลไกทั้งหมดทำงานพร้อมกันทั้งหมดเป็นเรื่องยาก เพราะแต่คุณสมบัติจะขัดกันเอง แต่ตุ๊กแกและแมงมุมก็ได้แสดงภาพให้เห็นว่าเรื่องนี้เป็นสิ่งที่ทำได้" ศ.ปักโนกล่าว

พร้อมกันนี้ ศ.ปักโนยังเสริมว่ามีการประยุกต์มากมายสำหรับชุดยึดเกาะได้ โดยสามารถออกแบบสำหรับถุงมือและรองเท้าสำหรับคนทำความสะอาดหน้าต่างบนอาคารสูงได้

อย่างไรก็ดีกล้ามเนื้อของคนเราก็ต่างกันมากกับตุ๊กแก ดังนั้นเราอาจต้องทุกข์ทรมานกับอาการกล้ามเนื้อบาดเจ็บหากพยายามที่จะยึดเกาะกับผนังเป็นเวลานานหลายชั่วโมง