สุดยอด! ชิ้นส่วนเครื่องบินซ่อมตัวเองได้ เลียนแบบ "เลือดออก"

เมื่อร่างกายได้รับบาดเจ็บ ถึงขั้นเลือดตกยางออก กระบวนการซ่อมแซมบาดแผล ก็เกิดขึ้นควบคู่ไปด้วย กลไกธรรมชาติอันน่าทึ่งนี้ นำไปสู่การเลียนแบบเพื่อพัฒนาวัสดุอากาศยาน ให้หลั่งของเหลวออกมาซ่อมแซมตัวเองได้ แม้กระทั่งขณะกำลังบินอยู่ ซึ่งนอกจากประโยชน์ทางด้านความปลอดภัยที่เห็นได้ชัดแล้ว การพัฒนาเทคโนโลยีครั้งนี้อาจทำให้เครื่องบินในอนาคตเบาลงด้วย

ตามรายงานของไซน์เดลีระบุว่า เครื่องบินที่เบาขึ้นจะนำไปสู่การประหยัดเชื้อเพลิงระหว่างบิน สายการบินและผู้โดยสารเอง ก็จะประหยัดต้นทุนและค่าใช้จ่ายได้ รวมถึงช่วยลดการปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนสู่ชั้นบรรยากาศได้ ซึ่งกระบวนการเลียนแบบการรักษาตัวเอง เมื่อเกิดบาดแผลนี้ วิศวกรอากาศยานจากมหาวิทยาลัยบริสตอล (Bristol University) สหราชอาณาจักร ได้นำไปประยุกต์เพื่อใช้พัฒนาวัสดุสำหรับอากาศยาน ภายใต้การสนับสนุนทุนของสภาวิจัยวิศวกรรมและวิทยาศาสตร์กายภาพหรืออีพีเอสอาร์ซี (Enigineering and Physical Sciences Council: EPSRC)

ทีมวิศวกรอากาศยาน ได้นำกระบวนการเลียนแบบการรักษาบาดแผล ไปใช้พัฒนาพอลิเมอร์เสริมเส้นใยเอฟอาร์พี (fibre-reinforce polymer: FRP) ที่มีนำหนักเบาและมีสมรรถนะสูง ซึ่งไม่เพียงแค่วงการอากาศยานที่สนใจวัสดุชนิดใหม่นี้ แต่อุตสาหกรรมรถยนต์ กังหันลมและแม้กระทั่งยานอวกาศ ก็สนใจในวัสดุชนิดใหม่นี้  โดยระบบซ่อมแซมตัวเองได้นี้ มีประโยชน์ต่อวงการอุตสาหกรรมทั้งหลาย ที่เอ่ยไปทั้งหมด

สำหรับพอลิเมอร์ที่พัฒนาขึ้นมาพิเศษนี้ สามารถนำไปใช้ในโครงสร้างหลักๆ ของเครื่องบินได้ อาทิ จมูก ปีก หางและลำเครื่องบิน เป็นต้น โดยในส่วนของยางสังเคราะห์ ก็มีขายอยู่ทั่วไป แต่ทางทีมงานได้ปรับปรุงคุณสมบัติ ก่อนนำไปใช้กับระบบที่พัฒนาขึ้น ส่วนสีที่ผสมก็มองเห็นได้ในย่านรังสีอัลตาไวโอเลตเท่านั้น ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า

หลักการซ่อมแซมตัวเองของวัสดุใหม่ คือเมื่อเกิดหลุมหรือรอยแตกร้าวเล็กๆ ในอากาศยาน เช่น อาจจะเกิดจากการสึกกร่อน ฉีกขาด ถูกใช้งานหนักหรือถูกหินกระแทก เป็นต้น ยางสังเคราะห์จะ "หลั่ง" ออกมาจากท่อเล็กๆ ใกล้บริเวณที่เสียหาย จากนั้นก็ปิดผนึกรอยแตกนั้น อีกทั้งการผสมสีเข้ากับยางสังเคราะห์ ทำให้ชี้จุดที่เสียหายได้ เมื่อเครื่องบินลงจอด และง่ายต่อการซ่อมแซมอย่างเต็มรูปแบบในกรณีที่จำเป็น

เทคนิคคือบรรจุพอลิเมอร์เอฟอาร์พี กับยางสังเคราะห์และสารแข็งตัว ลงในท่อใยแก้ว เมื่อใยแก้วแตก ยางสังเคราะห์และสารแข็งตัวจะซึมออกมา ซึ่งสารผสมนี้จะทำให้วัสดุกลับมาแข็งแรงได้ 80-90% ของความแข็งแรงเดิม ช่วยให้เครื่องบินยังรับภาระและการทำงานแบบปกติต่อไปได้

"ความพยายามนี้ทำได้กับความเสียหายระดับเล็กๆ ที่สังเกตไม่ได้ด้วยตาเปล่า และก็อาจนำมาซึ่งความเสียหายใหญ่หลวง ในความสมบูรณ์ของโครงสร้างได้ หากถูกปล่อยปละละเลย เทคนิคนี้ไม่ได้เข้ามาแทนที่ แต่จะช่วยเสริมความสมบูรณ์ของการตรวจสอบแบบเก่า และการซ่อมบำรุงประจำปี ซึ่งความเสียหายเล็กๆ อาจขยายใหญ่ได้ทันที เพียงรับแรงกระแทกจากภายนอก อย่าง ชนนก เป็นต้น" ดร.เอียน บอนด์ (Ian Bond) หัวหน้าโครงการวิจัยกล่าว

อย่างไรก็ดี ดร.บอนด์กล่าวว่า โครงการนี้เพิ่งอยู่ในขั้นเริ่มต้น โดยเขาและทีมกำลังพัฒนาระบบ ที่ไม่ต้องบรรจุสารซ่อมแซมในใยแก้ว แต่ให้กระจายอยู่ภายในวัสดุเป็นโครงข่ายท่อภายใน คล้ายระบบไหลเวียนเลือดภายในร่างกายสัตว์และพืช ซึ่งระบบดังกล่าวสามารถเติม หรือทดแทนและรักษา โครงสร้างวัสดุได้ตลอดอายุการใช้งาน.