'วัสดุขั้นสูง' ทรานฟอร์มไทยสู่ 'เอส-เคิร์ฟใหม่'

วัสดุ (Material) นับว่าเป็นสสาร และเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของทุกสิ่งทุกอย่างที่จับต้องได้ในโลกและจักรวาล วัสดุเป็นสิ่งจำเป็นในชีวิตของมนุษย์ นับตั้งแต่มนุษย์เองก็ประกอบด้วยวัสดุชีวภาพ (Biological Materials) ซึ่งเป็นสารประกอบอินทรีย์ ไม่ว่าจะเป็น องค์ประกอบพื้นฐาน อย่างเช่น เซลล์ จนถึง เนื้อเยื่อ จนมาเป็นอวัยวะและเป็นร่างกายมนุษย์ วัสดุก็เป็นสิ่งต่างๆ ที่อยู่รอบตัวมนุษย์ อาหารที่เราบริโภค ยารักษาโรค สิ่งของอุปโภคที่ใช้ ที่อยู่อาศัยรวมถึงโลกที่เราอยู่อาศัย

อาจแบ่งออกเป็นวัสดุอินทรีย์และวัสดุอนินทรีย์ โดยที่อาจแบ่งย่อยออกเป็นประเภทต่างๆ ตามชนิดของวัสดุ ได้แก่ โลหะ พอลิเมอร์ เซรามิก แก้วและวัสดุผสม (composite) เป็นต้น ในปัจจุบันเทคโนโลยีที่ก้าวหน้าขึ้นทำให้เกิดการพัฒนาวัสดุพื้นฐานไปเป็น “วัสดุขั้นสูง” ซึ่งเป็นวัสดุใดๆ ที่ผ่านการควบคุมให้มีองค์ประกอบและโครงสร้างที่แม่นยำและเฉพาะเจาะจง ทำให้เกิดคุณสมบัติพิเศษที่ดีกว่าวัสดุพื้นฐานทั่วไป ไม่ว่าจะเป็น การนำไฟฟ้า การนำความร้อน ความแข็งแรงและยืดหยุ่น วัสดุแม่เหล็กที่มีคุณสมบัติแม่เหล็กที่ดีกว่า วัสดุที่มีสมบัติทางแสงดีขึ้น เป็นต้น

หรือทำให้วัสดุมีหน้าที่พิเศษตามความต้องการและควบคุมได้ ตัวอย่างเช่น วัสดุที่ซ่อมแซมตัวเองได้ เปลี่ยนแปลงรูปร่างได้ ทำความสะอาดตัวเองได้ วัสดุที่เปลี่ยนแปลงรูปพลังงานได้ วัสดุขั้นสูงเหล่านี้ผ่านกระบวนการผลิตและใช้เทคโนโลยีที่ก้าวหน้า เช่น นาโนเทคโนโลยี การจัดเรียงอะตอมและโครงสร้างระดับนาโน ทำให้เราสามารถกำหนดและออกแบบคุณสมบัติของวัสดุได้ดียิ่งขึ้น

ตัวอย่างเช่น วัสดุคอมโพสิตขั้นสูง (Advanced composite) ซึ่งเป็นวัสดุผสมเกิดจากการออกแบบให้วัสดุมากกว่า 1 ชนิดผสมเข้าด้วยกัน โดยมีการควบคุมที่ไม่ได้มีอยู่ทั่วไปในธรรมชาติ ทำให้ได้คุณสมบัติที่ดีกว่าวัสดุที่เข้ามาผสมแต่ละชนิด เช่น การนำเส้นใยคาร์บอนเข้าไปผสมกับพอลิเมอร์พลาสติก ทำให้ได้พลาสติกน้ำหนักเบาแข็งแรงทนทาน สามารถใช้เป็นตัวถังรถยนต์หรือส่วนประกอบของเครื่องบินได้

อีกตัวอย่างหนึ่งที่น่าสนใจของวัสดุขั้นสูง เช่น เส้นใยผสมจะมีประโยชน์ต่ออุตสาหกรรมสิ่งทอ และการออกแบบแฟชั่นบ้านเรา ทำให้ได้เส้นใยที่มีคุณสมบัติตามต้องการ เช่น ระบายความร้อนที่ดี ยืดหยุ่นหรือมีสมบัติพิเศษในการนำไฟฟ้าได้ เช่น บริษัท Corning ได้คิดค้นแก้วชนิดพิเศษที่แข็งแรงทนทานและโค้งงอได้เรียกว่า Gorilla glass ซึ่งบริษัทแอ๊ปเปิ้ลนำมาใช้เป็นเจ้าแรกในไอโฟนทำให้เรามีโทรศัพท์มือถือที่มีกระจกและตัวเครื่องที่ทนต่อรอยขีดข่วน ไม่แตกง่าย ทำให้แอ๊ปเปิ้ลสามารถเพิ่มมูลค่าของสินค้าตัวเอง และเป็นผู้นำตลาด จนกระทั่งบริษัทผู้ผลิตโทรศัพท์มือถือเจ้าอื่นๆ ต้องนำมาใช้เช่นเดียวกัน

จะเห็นได้ว่า วัสดุขั้นสูงเหล่านี้เป็นจิ๊กซอสำคัญที่อุตสาหกรรมในบ้านเรายังขาด ทำให้ไม่สามารถเพิ่มมูลค่าของสินค้าหรือผลิตภัณฑ์ของตัวเอง เพราะไม่มีองค์ความรู้เรื่องวัสดุขั้นสูงสมัยใหม่เหล่านี้ ถ้าประเทศไทยมีงานวิจัยเกี่ยวกับวัสดุขั้นสูง เราก็จะสามารถสร้างวัสดุใหม่ๆ มาใช้ เพิ่มมูลค่าสินค้า และเป็นองค์ความรู้ที่ยากต่อการลอกเลียนแบบ ภาครัฐควรส่งเสริมงานวิจัยด้านวัสดุขั้นสูงเหล่านี้ให้เกิดขึ้นในประเทศให้เร็วที่สุด และเป็นแพลตฟอร์มที่จะทำให้เกิดอุตสาหกรรมใหม่หรือ S-Curve ใหม่ของประเทศได้ในอนาคต

บทความโดย ดร.อดิสร เตือนตรานนท์ ศูนย์เทคโนโลยีเพื่อความมั่นคงของประเทศและการประยุกต์เชิงพาณิชย์ สวทช., เมธีวิจัยอาวุโส สกว.