ปัญหาเพรียงทะเลเกาะบนพื้นผิวเรือเดินสมุทร เสาแท่นขุดเจาะน้ำมัน และโครงสร้างทางวิศวกรรมใต้ทะเลที่ทำจากเหล็กคาร์บอน ถือเป็นปัญหาสำคัญระดับโลกที่สร้างมูลค่าความเสียหายมากถึง 4.5 ล้านล้านบาทต่อปี ผู้ประกอบการต้องเสียค่าใช้จ่ายมหาศาลในการป้องกันและบำรุงรักษา อีกทั้งกระบวนการป้องกันที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันยังมีความเป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อมสูงและเป็นอันตรายต่อสัตว์น้ำอีกด้วย
ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) เปิดตัว "FleXARs" (เฟล็กซาส์) นวัตกรรมฟิล์มป้องกันการเกาะของสิ่งมีชีวิตบนพื้นผิว ที่มีความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม สำหรับใช้ปกป้องพื้นผิวเรือเดินสมุทร เสาแท่นขุดเจาะน้ำมัน และสิ่งก่อสร้างในทะเล
ดร.นิธิ อัตถิ หัวหน้าทีมวิจัยนวัตกรรมพื้นผิววัสดุและอุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิก (SMD-1) ศูนย์เทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ (TMEC) เนคเทค สวทช. เล่าถึงที่มาของการพัฒนาเทคโนโลยีว่า ปัจจุบันทั่วโลกโดยเฉพาะกลุ่มอุตสาหกรรมทางทะเล ต้องเผชิญปัญหาใหญ่จากการเกาะของเพรียงทะเล ทั้งบนเรือเดินสมุทร เครื่องจักร และสิ่งก่อสร้างจำพวกคาร์บอนสตีล เพราะเมือกที่เพรียงปล่อยออกมาเพื่อยึดเกาะจะทำให้พื้นผิวของวัสดุเกิดตามดหรือรูขนาดเล็ก (Pinholes) ทำให้เกิดการกัดกร่อนสูง นอกจากนี้การที่มีเพรียงมาเกาะปริมาณมาก จะส่งผลให้เรือเดินสมุทรมีน้ำหนักเพิ่มขึ้น เกิดการต้านน้ำ ทำให้ต้องใช้เชื้อเพลิงในการขับเคลื่อนมากกว่าปกติ เกิดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สูงขึ้น ซึ่งเป็นสาเหตุสำคัญที่นำไปสู่ภาวะโลกร้อนอีกด้วย
ปัญหาเหล่านี้เป็นที่ตระหนักดีของผู้ประกอบการที่ทำอุตสาหกรรมทางทะเล อย่างไรก็ตามยังไม่มีเทคโนโลยีใดในปัจจุบันที่ตอบโจทย์การแก้ปัญหาเหล่านั้นได้ครบ ทั้งด้านประสิทธิภาพในการป้องกัน ความเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม และราคาที่จับต้องได้
ดร.นิธิ เล่าว่า เพื่อแก้ปัญหาดังกล่าว ทีมวิจัยได้ร่วมกับสถาบันวิจัยเทคโนโลยีอุตสาหกรรม (Industrial Technology Research Institute, ITRI) สาธารณรัฐจีน (ไต้หวัน) และสถาบัน Fraunhofer สหพันธ์สาธารณรัฐเยอรมนี ในการวิจัยและพัฒนานวัตกรรมฟิล์ม FleXARs ที่มีคุณสมบัติน้ำและน้ำมันไม่เกาะอย่างยิ่งยวด (Superamphiphobic surface) เพื่อแก้ปัญหาการเกาะของสิ่งมีชีวิตบนพื้นผิววัสดุจากต้นน้ำ โดยการทำให้เมือกที่สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กปล่อยออกมาไม่สามารถยึดเกาะบนพื้นผิววัสดุได้
เทคโนโลยีใหม่นี้สามารถใช้ทดแทนสีกันเพรียงที่เป็นอันตรายต่อชีวิตของสัตว์น้ำขนาดเล็ก และมีความปลอดภัยมากกว่าการส่งนักประดาน้ำลงไปฉีดน้ำแรงดันสูงเพื่อลอกเพรียงทะเลออกจากพื้นผิว อีกทั้งยังไม่เป็นการรบกวนการสื่อสารของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเหมือนกับการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ในการไล่ตัวอ่อนของเพรียงทะเลออกจากพื้นผิววัสดุด้วย
ดร.นิธิ อธิบายว่า ในการพัฒนาฟิล์ม FleXARs ทีมวิจัยให้ความสำคัญกับ 3 เรื่องหลัก เพื่อให้วัสดุมีความทนทานสูง สามารถใช้งานในสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย และเหมาะแก่การผลิตเพื่อใช้งานในระดับอุตสาหกรรม การพัฒนาในส่วนแรก คือ การออกแบบลวดลายจุลภาคแบบทนทาน (Robust micro-structure) ขนาด 500 ไมโครเมตร ที่มีความแข็งแรงทนทานต่อการถูกสัมผัสและสามารถรับแรงกระทำจากภายนอกได้ โดยจะพิมพ์ลวดลายดังกล่าวบนวัสดุที่มีค่าพลังงานเชิงผิวต่ำ เช่น พอลิไดเมทิลไซลอกเซน(Polydimethylsiloxane: PDMS) ทำให้พื้นผิวของฟิล์ม FleXARs มีคุณสมบัติน้ำและน้ำมันไม่เกาะอย่างยิ่งยวด การพัฒนาในส่วนที่สองคือ การผลิตฟิล์ม FleXARs ให้มีขนาดใหญ่หน้ากว้าง 30 เซนติเมตร ยาวถึง 300 เมตรต่อม้วน ฟิล์มมีความบาง ใส และยืดหยุ่น เพื่อความสะดวกในการใช้งานกับพื้นผิวขนาดใหญ่ และส่วนที่สามคือการพัฒนาชั้นฟิล์มกาวด้านหลังเพื่อให้ติดแผ่นฟิล์ม FleXARs ลงบนผิววัสดุได้ง่าย ลดความยุ่งยากและเวลาในการติดตั้ง
ดร.นิธิ อธิบายว่า จุลชีพก่อโรคจำพวกแบคทีเรีย ไวรัส และเชื้อรา จำเป็นต้องอาศัยชั้นกาวหรือการสร้างไบโอฟิล์มในการยึดเกาะกับพื้นผิวเช่นเดียวกับเพรียงทะเลที่ปล่อยเมือกมายึดเกาะวัสดุ ดังนั้นแล้วการตัดปัจจัยเหล่านั้นออกตั้งแต่แรกจะช่วยลดการสะสมของเชื้อได้เป็นอย่างดี จากการทดสอบพบว่าพื้นผิวของ FleXARs ลดการสะสมของแบคทีเรียและการเกิดชั้นไบโอฟิล์มได้ดีกว่าเทฟลอนที่นิยมใช้เคลือบพื้นผิววัสดุทางการแพทย์ถึงร้อยละ 25 แผ่นฟิล์มชนิดนี้จึงเหมาะแก่การใช้งานกับอุปกรณ์การแพทย์ ใช้งานในสถานพยาบาล รวมถึงสถานที่ที่มีการสัมผัสร่วมสูง เช่น ระบบขนส่งมวลชนสาธารณะ ห้างสรรพสินค้า สนามบิน โดยเฉพาะช่วงที่มีการแพร่ระบาดของเชื้อก่อโรค
