ญี่ปุ่นรับมือแผ่นดินไหวแบบใหม่ ใช้เรซินอุดรอยแตกโครงสร้าง ซ่อมแซมตัวเองได้

ญี่ปุ่นเป็นหนึ่งในประเทศที่พัฒนาวิธีรับมือจากแผ่นดินไหวอยู่ตลอด เนื่องจากมีภูมิประเทศที่ตั้งอยู่บนโครงสร้างทางธรณีวิทยาที่มีโอกาสเกิดแผ่นดินไหวได้ง่ายอย่าง "วงแหวนแห่งไฟ" ซึ่งใต้ดินเป็นรอยต่อของแผ่นเปลือกโลกหลายแผ่น เมื่อเกิดการเคลื่อนไหวก็จะส่งผลให้เกิดแผ่นดินไหวตามมา ล่าสุดนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยนาโกย่า ได้พัฒนาใช้วัสดุเรซิน หรือวัสดุที่มีลักษณะเป็นพลาสติกหรือสารสังเคราะห์ มักใช้เป็นวัสดุเคลือบหรือปิดผิว เรซินสามารถเป็นของเหลวหรือแข็งได้ มีความแข็งแรงและคงทนต่อสภาพแวดล้อมต่าง ๆ และมีคุณสมบัติที่หลากหลาย เช่น ความยืดหยุ่น ความคงทนต่อสารเคมี และความต้านทานต่อความร้อน โดยจะนำเรซินมาปิดผนึกรอยแตกร้าวในหิน หรือโครงสร้างอาคาร ซ่อมแซมตัวเองได้หลังเผชิญกับการเกิดแผ่นดินไหวจนโครงสร้างต่าง ๆ เสียหาย

ปกติแล้วกิจกรรมที่มนุษย์ทำใต้ดิน จำเป็นต้องลดหรือป้องกันการไหลผ่านของของเหลวอยู่แล้ว เช่น การปิดผนึกหลุมเจาะสำรวจ ปิดผนึกอุโมงค์ หรือแหล่งกำจัดกากนิวเคลียร์ ปกติจะใช้วัสดุผสมซีเมนต์ เช่น ยาแนว ในการปิดผนึก วัสดุเหล่านี้มักจะผ่านการย่อยสลายทางกายภาพและทางเคมีอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ดังนั้นจึงอาจส่งผลให้ความทนทานของการปิดผนึกลดลง นวัตกรรมที่นักวิจัยเพิ่งพัฒนาขึ้นมานี้อาจมีโอกาสช่วยแก้ไขปัญหานี้ได้

นวัตกรรมนี้ชื่อว่า เรซินขึ้นรูปเป็นคอนกรีต (Concretion-Forming Resin) คุณสมบัติคือไม่เพียงแต่ปิดผนึก หรือปิดรอยแตกร้าวได้เท่านั้น แต่หากเกิดแผ่นดินไหวจนทำให้หินหรือโครงสร้างต่าง ๆ แตก มันก็สามารถรักษาตัวเองให้กลับมาอยู่ในสภาพดีเหมือนเดิมได้ โดยทีมวิจัยได้ผสมสาร 2 ชนิด ที่เมื่อสัมผัสกับน้ำ จะกระตุ้นให้เกิดผลึกแร่แคลไซต์อย่างรวดเร็ว เรซินจะเติมเต็มและปิดผนึกช่องว่างในหินได้อย่างมีประสิทธิภาพ 

นวัตกรรมนี้ได้รับแรงบันดาลใจจากกระบวนการเกิดฟอสซิล (Fossilization) ตามธรรมชาติ ที่จะมีการเกิดแร่แคลไซต์รอบ ๆ ซากสารอินทรีย์ จนสามารถเก็บรักษาและกลายมาเป็นฟอสซิลได้นับพัน ๆ ปี 

นักวิจัยได้นำนวัตกรรมนี้ไปทดสอบในห้องปฏิบัติซึ่งตั้งอยู่ใต้ดินลึก 350 เมตรในเกาะฮอกไกโด ซึ่งเป็นพื้นที่ที่เกิดแผ่นดินไหวบ่อยครั้ง สิ่งที่น่าสนใจคือในการทดสอบเพียง 2 วัน ได้เกิดแผ่นดินไหวขึ้นถึง 6 ครั้ง ซึ่งผลลัพธ์ก็พบว่าเรซินสามารถซ่อมแซมตัวเอง โดยผนึกรอยแตกใด ๆ ที่เกิดขึ้นจากแรงสั่นสะเทือนจากแผ่นดินไหวได้ นำไปสู่การลดความจำเป็นในการบำรุงรักษาและซ่อมแซมที่มีค่าใช้จ่ายค่อนข้างสูงได้

คุณสมบัติที่ยืดหยุ่นนี้ทำให้มันมีข้อได้เปรียบมากกว่าซีเมนต์ทั่วไป ซึ่งมักจะไม่สามารถทนทานต่อความเค้นทางธรณีวิทยาดังกล่าวได้

นักวิจัยกำลังศึกษาความเป็นไปได้ที่จะนำเรซินไปต่อยอดใช้งาน เช่น การลดความเสี่ยงต่อการปนเปื้อนของกากนิวเคลียร์ไปสู่สิ่งแวดล้อม ลดความเสี่ยงการปนเปื้อนไปยังระบบนิเวศได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ยังเป็นการบำรุงรักษาโครงสร้างพื้นฐาน อย่างอาคารบ้านเรือน อุโมงค์ เหมืองแร่ ทำให้โครงสร้างเหล่านี้ทนทานมากขึ้น ยืดอายุการใช้งานนานกว่าเดิม เรซินนี้ยังอาจนำไปใช้ปิดผนึกบ่อน้ำมันที่ถูกทิ้งร้าง การจัดการน้ำใต้ดิน และสามารถนำไปใช้ในการซ่อมแซมและปกป้องโบราณสถานที่ผุกร่อนได้

ขณะนี้ทีมวิจัยกำลังร่วมมือกับบริษัทด้านพลังงานปรณูของญี่ปุ่นอย่าง Japan Atomic Energy Agency บริษัทผลิตพลาสติกอย่าง Sekisui Chemical และบริษัทผู้ให้บริการสาธารณูปโภคด้านไฟฟ้าอย่าง Chubu Electric Power เพื่อนำเรซินที่พัฒนาขึ้นใหม่นี้ออกสู่ตลาด 

ที่มาข้อมูล InterestingEngineering

ที่มารูปภาพ EeurekaAlert