จักรยานจากผ้าไหมคันแรกของโลก

โดย วรธาร ทัดแก้ว

ผ้าไหมนอกจากใช้เป็นเครื่องนุ่งห่ม อุปกรณ์แต่งบ้าน ทำเครื่องสำอาง ยังสามารถนำไปต่อยอดเป็นวัสดุทดแทนอื่นๆ เนื่องจากไหมมีลักษณะของโครงสร้างที่มีความแข็งแรงการรับแรงเทียบเท่ากับเหล็ก

จากแนวคิดดังกล่าว ทำให้สองอาจารย์จากคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น ผศ.ดร.พนมกร ขวาของ กับ สุธา ลอยเดือนฉาย ประดิษฐ์โครงรถจักรยานที่มีไหมเป็นส่วนประกอบคันแรกของโลก

การนำวัสดุใหม่มาทดแทนโครงรถจักรยานที่ทำจากคาร์บอนไฟเบอร์ที่มีราคาสูงประมาณโครงละ 4 หมื่น-1 แสนบาท และน้ำหนักเบา รวมไปถึงการมีค่าการยืดหยุ่นตัวสูงเมื่อเทียบกับโครงอะลูมิเนียม ในขณะที่โครงจักรยานไหมมีต้นทุนการผลิตในราคาเพียง 1.5-2 หมื่นบาท ถูกกว่าถึง 4 เท่า

การทดสอบพบว่าโครงรถจักรยานทำจากไหมผสมเรซินสามารถรับแรงกด (Load) ได้มากกว่า 1,300 นิวตัน แรงเค้น (Stress) มากกว่า 55 เมกะปาสคาล และค่าการยืดหยุ่นตัว (Flex Modulus) มากกว่า 2,700 เมกะปาสคาล ส่วนโครงรถจักรยานอะลูมิเนียมที่มีน้ำหนักเท่ากัน พบว่าอะลูมิเนียมสามารถรบแรงกดได้มากกว่า 750 นิวตัน แรงเค้นมากกว่า 12 เมกะปาสคาล และค่าการยืดหยุ่นตัวมากกว่า 80 เมกะปาสคาล

“จักรยานที่ทำจากคาร์บอนไฟเบอร์มีน้ำหนักเบาแต่ราคาสูงมาก แต่โครงรถจักรยานผ้าไหมผสมเรซินใช้วัสดุใหม่ที่สามารถนำมาทดแทนโครงรถจักรยานที่ทำจากคาร์บอนไฟเบอร์ซึ่งมีต้นทุนถูกกว่า จากการทดสอบพบว่าโครงจักรยานผ้าไหมสามารถรับแรงกดได้มากกว่าโครงรถจักรยานที่ทำจากอะลูมิเนียมประมาณ 5 เท่า

การทดสอบแรงสามารถรับแรงดึงได้มากกว่าโครงรถจักรยานที่ทำจากอะลูมิเนียมประมาณ 8 เท่า การทดสอบแรงยืดหยุ่นโครงจักรยานจากผ้าไหมสามารถยืดหยุ่นตัวได้มากกว่าอะลูมิเนียมประมาณ 30 เท่า จึงส่งผลดีต่อผู้ขับขี่ คือน้ำหนักจักรยานไหมเบากว่าจักรยานอะลูมิเนียม หากต้องรับแรงในน้ำหนักเดียวกันจักรยานไหมยืดหยุ่นตัวได้ดี เปรียบเสมือนจักรยานที่มีโช้คในตัว ทำให้เมื่อยล้าน้อยลง สามารถขับขี่ได้นานขึ้น” ผศ.ดร.พนมกร กล่าว

นอกจากนี้ ทีมวิจัยได้มีการพัฒนาเรซินและส่วนประกอบวัสดุที่ใช้กับจักรยานผ้าไหมที่สามารถรับแรงได้มากขึ้น โดยเป็นเรซินที่พัฒนามาใช้ทำเป็นแผ่นกันกระแทกที่สามารถรับแรงกระแทกของกระสุนปืนขนาด .357 Maxnum เทียบเท่าระดับ III ของ NIJ โดยเรซินและวัสดุเสริมสามารถทำให้น้ำหนักแผ่นกันกระแทกลดลง 25% และสามารถนำไปใช้ในการทำแผ่นกันกระแทกสำหรับปืน M16 ได้ (กรณีนี้น้ำหนักยังมากอยู่) ซึ่งเรซินและวัสดุผสมนี้จะถูกนำมาใช้ในการทำโครงจักรยานผ้าไหมเช่นเดียวกัน จะส่งผลให้น้ำหนักจักรยานลดลงได้อีกแต่ยังคงรับแรงได้เท่าเดิม

ด้าน สุธา อาจารย์ภาควิชาวิศวกรรมเคมี กล่าวถึงขั้นตอนการทำว่า เริ่มต้นนำโครงจักรยานต้นแบบมาตัดโครงเก่าออกเพื่อใช้ข้อต่อของจักรยานเดิมม้วนพันเป็นลักษณะเช่นเดียวกับโครงรถจักรยานแบบที่มีอยู่ จากนั้นใช้เรซินเชื่อมผ้าไหมเข้าด้วยกัน

“ได้ชิ้นส่วนครบแล้ว ประกอบโครงจักรยานที่ทำจากผ้าไหมเข้ากับโครงจักรยานต้นแบบเดิม จากนั้นนำเส้นไหมมาพันรอบโครงจักรยานที่ทำจากผ้าไหม ทิ้งไว้ให้เรซินแห้งแข็งตัว 3 วัน แล้วขัดผิวสัมผัสให้เรียบเนียนสวยงามด้วยเครื่องกลึง ประกอบโครงจักรยานและสร้างเฟรม ส่วนที่รับน้ำหนักจากเบาะถึงแกนล้อหลัง โดยน้ำหนักผ้าไหมที่ใส่เรซินเท่ากับน้ำหนักเฟรมอะลูมิเนียม เพื่อนำไปทำการทดสอบการยืดหยุ่นตัวเทียบกับเฟรมอะลูมิเนียม เมื่อแล้วเสร็จจะทดสอบด้วยการขับขี่เป็นขั้นตอนสุดท้าย”

ปัจจุบันทีมผู้วิจัยได้จดสิทธิบัตรโครงรถจักรยานที่ทำจากไหมผสมเรซินเป็นทรัพย์สินทางปัญญาของมหาวิทยาลัยขอนแก่นเรียบร้อย ถือได้ว่าจักรยานจากผ้าไหมเป็นอีกก้าวหนึ่งของการนำวิถีวัฒนธรรมอย่างผ้าไหมมาต่อยอดการประดิษฐ์ โดยนำคุณสมบัติความแข็งแรงของไหมมาใช้เป็นวัสดุทดแทนคาร์บอนไฟเบอร์ที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้งาน โดยมีความแข็งแรงเทียบเท่ากับเหล็ก

หากหน่วยงานใดสนใจติดต่อได้ที่กองบริหารงานวิจัย สำนักงานอธิการบดี อาคาร 2 มหาวิทยาลัยขอนแก่น โทร. 043-203-176