วัสดุรูพรุนสามารถป้องกันการสัมผัสเชื้อไวรัสโคโรน่าได้จริงหรือ

          ในปี 2019 ทั่วโลกต่างเผชิญหน้ากับอุบัติการณ์โรคระบาด ชนิดใหม่ที่ไม่เคยพบเจอ หรือ ได้ศึกษาวิจัยมาก่อน ซึ่งเชื้อไวรัสที่ว่านี้มีชื่อว่า โคโรน่า ไวรัส หรือ Covid-19 ที่ได้แพร่ระบาด และ พบผู้ติดเชื้อรวมถึงผู้เสียชีวิตทั่วโลกนั้นพุ่งสูงเป็นอย่างมาก ทำให้ทั่วโลกนั้นตระหนักถึงอุบัติการณ์โรคระบาดที่มีชื่อว่า โคโรน่าไวรัส เป็นอย่างมาก ไม่ว่าเป็นการออกมาตรการ เว้นระยะห่างทางสังคม ใช้อุปกรณ์อื่นในการกดลิฟท์ รวมถึงสวมใส่หน้ากากอนามัย และ หน้ากากผ้า เพื่อป้องกันการติดเชื้อ รวมถึง การแพร่ระบาดไวรัสโควิด19 สู่คนอื่นๆ


          ต่อมานักวิจัยทั่วโลกทั้งในด้าน วิทยาศาสตร์สุขภาพ รวมถึง วิทยาศาสตร์ประยุกต์ อย่างเช่น ฟิสิกส์ เคมี วิศวกรรม ได้ทำการศึกษาและวิจัยเพื่อป้องกันและยับยั้ง อุบัติการณ์ไวรัสชนิดนี้ ไม่ว่าจะเป็น การออกแบบลิฟท์ไร้สัมผัส รวมถึง การปรับปรุงวัสดุหน้ากากอนามัยต่างๆ ดั่งเช่นตัวอย่างงานวิจัยชิ้นนี้ ที่ทางผู้เขียนยกตัวอย่างมา จากสถาบัน Indian institute of technology Bombay จากประเทศอินเดีย ได้ทำการศึกษา และ วิจัย เกี่ยวกับวัสดุที่มีลักษณะความเป็นรูพรุน เพื่อศึกษาคุณสมบัติการแห้งบนวัสดุรูพรุนในการปกป้องละอองฝอย ดั่งเช่น ละอองฝอยน้ำลาย จากการจาม รวมถึง ละอองฝอยจากน้ำมูก ที่ออกมาจากทางจมูก เพื่อลดการติดและสัมผัสเชื้อโคโรน่าไวรัสโดยตรง โดยที่จุดเริ่มต้นของงานวิจัยชิ้นนี้เริ่มมาจาก นักวิจัยได้สังเกตุเห็นว่า เจ้าเชื้อไวรัสโคโรน่านี้สามารถเกาะติดอยู่กับวัสดุที่ทำมาจากแก้วนั้นได้ 4 วัน และ 7 วันบนวัสดุที่ทำมาจากพลาสติก รวมถึง สแตนเลส แต่ในทางตรงกันข้ามบนกระดาษ รวมถึงเสื้อผ้าของคนเรานั้นทำไมเจ้าไวรัสนี้ถึงอยู่ได้เพียงแค่ ไม่กี่ชม หรือ อย่างมากแค่ 2 วัน


          จากนั้นทางทีมวิจัยเลยได้ทำการทดสอบโดยใช้เครื่องวัดมุมผิวสัมผัส หรือ ภาษาอังกฤษ เรียกว่า contact angle นั้นเพื่อทำการหยดน้ำลงบนวัสดุด้วยกันทั้งสองชนิด เช่น ไฟเบอร์ และ กระจก จากนั้นทำการจับเวลาดูพฤติกรรมการแห้งของวัสดุทั้งสองชนิด ว่าขนาดของหยดน้ำ รวมถึงรัศมีความกว้างว่ามีผลต่อการแห้งเร็วหรือไม่

            ก่อนที่เราจะไปต่อกันที่ผลการทดลอง เรามาทำความรู้จัก อุปกรณ์การทดลองที่มีชื่อ เครื่องวัดมุมผิวสัมผัส (Contact angle) กันก่อน เครื่องวัดมุมผิวสัมผัส (Contact angle) คือ เทคนิคในการศึกษาสมบัติความชอบและไม่ชอบน้ำของพื้นผิวของตัวอย่าง โดยการหยดสารละลาย เช่น น้ำ แอลกอฮอล์ หรือสารเคมีอื่น ๆ ลงบนพื้นผิว และวัดมุมสัมผัสที่เกิดขึ้น สามารถประยุกต์ใช้ในงานวิจัย เช่น  การวิเคราะห์ประสิทธิภาพของสารเคลือบกันน้ำ (water repellent) กระจกรถยนต์ ฟิล์มเคลือบกระจกในอาคาร เป็นต้น โดยที่เครื่องวัดมุมผิวสัมผัสนั้นสามารถวิเคราะห์ได้ต่างๆดังนี้
     

          เราจบไปกันแล้วกับเครื่องวัดมุมผิวสัมผัส และ หลักการสั้น ๆ เกี่ยวกับการวัดมุมผิวสัมผัสที่อ้างอิงจากหลักการสมการของยังในเบื้องต้น และแล้วเราก็เดินทางมาถึงบทสุดท้ายของงานวิจัยชิ้นนี้ ดังนั้นจากการทดลองทางทีมวิจัยได้สรุปว่า เมื่อน้ำสัมผัสกับผิววัสดุไฟเบอร์ที่มีความเป็นรูพรุน ผลปรากฏว่า เกิดการระเหยอย่างรวดเร็วมากกว่าวัสดุแก้ว เพราะว่า หยดน้ำนั้นเมื่อสัมผัสกันกับผิวไฟเบอร์นั้นแล้วจะเกิดแรงแคปปิลลารี่ระหว่างหยดน้ำกับผิวไฟเบอร์ สืบเนื่องมาจากวัสดุนั้นมีลักษณะเป็นรูพรุนทำให้เกิดแรงที่กระทำช่องว่างระหว่างพื้นที่ผิวของหยดน้ำนั้นทำให้พื้นที่ผิวของหยดน้ำนั้นลดลง จึงส่งผลให้หยดน้ำที่เปียกบนผิววัสดุไฟเบอร์นั้น สามารถแห้งได้อย่างรวดเร็วมากกว่า วัสดุที่ทำมาจากของแข็ง หรือ โพลีเอสเทอร์เป็นต้น


          สุดท้ายนี้การศึกษาวิจัยทางด้านการเปียกของวัสดุนั้น ทางทีมวิจัยอาจจะพัฒนาและต่อยอดงานวิจัย จนถึงขั้นสามารถทำให้วัสดุที่เปียกบนของแข็ง แก้ว รวมถึงพลาสติกนั้น อาจจะทำให้มีการแห้งได้อย่างรวดเร็วเหมาะกับการนำไปปรับใช้ในโรงพยาบาล เผื่อลดการสะสมของเชื้อโรคตามที่ต่าง ๆ รวมถึงนำไปใช้ในที่สาธารณะดั่งเช่น ห้างสรรพสินค้า ซุปเปอร์มาร์เก็ต รวมถึงอาจจะหาวัสดุอื่นมาใช้ในการศึกษาทดแทนเพื่อให้ได้มีประสิทธิภาพของวัสดุมากยิ่งขึ้นสืบไป
 

ที่มา

• https://phys.org/news/2021-02-porous-materials-unfavorable-coronavirus-survival.html
• https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0037924
• https://phys.org/news/2020-11-covid-virus-survives-surfaces-thin.html
• https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/capillary-force
• https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/young-laplace-equation