พลาสติกที่นำไฟฟ้า

พลาสติกที่นำไฟฟ้าได้ และโลหะที่เบาเท่าขนนก ทั้งสองอย่างฟังดูเหมือนจะเป็นอะไรที่หลุดโลก

แต่นักวิจัยกำลังจะทำให้มันเป็นจริง ด้วยต้นทุนการผลิตที่ต่ำด้วย

พลาสติกมีน้ำหนักเบาและถูก แต่ไม่สามารถนำไฟฟ้าได้ ในขณะที่โลหะนำไฟฟ้าได้ รูปทรงปรับเปลี่ยนได้ไม่สิ้นสุด แต่ก็มีน้ำหนักมากและมีราคาแพง ในปัจจุบันก็ยังไม่มีใครที่จะนำข้อดีของวัตถุทั้งสองอย่างมารวมกันได้ เพราะส่วนที่ยากที่สุด คือการทำให้พลาสติกนำไฟฟ้าได้

ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่นการผลิตชิ้นส่วนรถและเครื่องบิน ซึ่งมักจะใช้พลาสติกเพื่อลดน้ำหนักของพาหนะและต้นทุนวัตถุดิบการผลิต แต่ก็ต้องทำให้ชิ้นส่วนนั้นต่อเข้ากับระบบควบคุมซึ่งเป็นไฟฟ้าให้ได้ การแก้ปัญหาคือการนำบอร์ดวงจรไฟฟ้ามาติดกับส่วนประกอบที่เป็นพลาสติก การที่จะติดโลหะเข้ากะแผ่นพลาสติกให้เป็นชิ้นส่วนเดียวกันก็ต้องใช้กระบวนการที่ละเอียดซับซ้อน เช่นการจัดรูปแผ่นโลหะให้โค้ง และ การเจาะรูแผ่นโลหะ เป็นต้น

นักวิจัยจากสถาบันวิจัยวัสดุศาสตร์ IFAM ในเยอรมันนีได้เสนอทางออกที่ดีกว่า นั่นก็คือวัสดุเชิงประกอบ (composite material) ด้วยวิธีนี้ จะไม่ต้องมีการนำวัสดุทั้งสองมาเชื่อมหรือเข้ารูปกัน แต่จะนำวัสดุทั้งสองมาผสมกันด้วยกระบวนการพิเศษให้มันกลายเป็นวัสดุชิ้นเดียวกันไปเลย กระบวนการที่ว่านี้จะผลิตวัสดุที่มีเครือข่ายนำไฟฟ้าเป็นลักษณะของร่างแหที่เล็กและละเอียดกระจายครอบคลุมวัสดุทั้งชิ้นอยู่ โดยวัสดุประเภทนี้จะมีคุณสมบัติที่ต้องการทั้งหมด ทั้งเบา นำความร้อน นำไฟฟ้า และทนต่อปฏิกิริยาทางเคมี

ส่วนทางด้านการผลิต ก็ไม่ต้องนำพลาสติกกะโลหะมาติดเข้าด้วยกันด้วยกระบวนการที่ยุ่งยาก แค่นำมาผสมกันแต่แรกในขั้นตอนเดียวก็เป็นอันเสร็จ นี่จะทำให้ลดต้นทุนการผลิตลงไปด้วย

ผู้ผลิตรถและเครื่องบินจะเป็นหนึ่งในกลุ่มของคนที่ได้ประโยชน์สูงสุดจากวัสดุเชิงประกอบนี้ เช่นตัวครอบไฟหน้ารถ ซึ่งทำจากพลาสติก ในปัจจุบัน ต้องใช้แผ่นโลหะเจาะรูเป็นตัวให้ความสว่าง แต่ถ้าตัวครอบไฟหน้าทำมาจากวัสดุเชิงประกอบที่ผสมระหว่างพลาสติกกับโลหะ ต้นทุนในการผลิตก็จะลดลงมาก การผลิตก็จะมีประสิทธิภาพมากขึ้นด้วย

อีกตัวอย่างนึงคือ ส่วนลำตัวเครื่องบิน (fuselage) ซึ่งผลิตจากวัสดุเสริมแรงจำพวกวัสดุประกอบเส้นใยคาร์บอน (Carbon Fiber Composite) ซึ่งมีความแข็งแรงและเบา แต่ไม่สามารถนำไฟฟ้าได้ ในกรณีที่ฟ้าผ่าโดนเครื่องบิน วัสดุประกอบเส้นใยคาร์บอนจะไม่สามารถช่วยขับขั้วไฟฟ้า (discharge electricity) ออกจากตัวเครื่องได้ อาจก่อให้เกิดภัยแก่ผู้โดยสารได้ วัสดุเชิงประกอบพลาสติก-โลหะจึงเป็นวัสดุทางเลือกที่ดีกว่า

แหล่งข่าว: Fraunhofer-Gesellschaft

"Plastic Made To Conduct Electricity."

ScienceDaily 10 December 2008.