ดินวิทยาศาสตร์ บลาๆๆๆๆ ^_^

My Freedom

เจลดิน, ดินวิทยาศาสตร์, ดินคริสตัล, คริสตัลเจล, ลูกปัดเจลน้ำ มันคืออะไร เห็นเอามาใส่แทนดินปลูกไม้ในแจกัน หรือนำไปใส่ตู้ปลาดูสวยงาม ก่อนซื้อและใช้เราได้ข้อมูลและรู้จัก "เจลดินคริสตอล" มากแค่ใหน วันนี้เรามาทำความรู้จักเจลดินกัน

เจลดินคริสตัล คือ สารโพลิเมอร์ดูดซับยิ่งยวด (super absorbent polymer - SAP) ระกอบด้วยวัสดุ 2 ชนิดคือ สารโพลิอะคริลามีด (polyacrylamide) และสารไวนิลอะซีเตด-เอทิลีนโคโพลิเมอร์ (vinylacetate-ethylene copolymer) สารโพลิอะคริลามีดเป็นโพลิเมอร์ที่มีสมบัติของการดูดซับน้ำไว้ในโมเลกุลได้เป็นจำนวนมาก ผลการทดลองในห้องปฏิบัติการพบว่า สารสามารถดูดซับน้ำกลั่นในปริมาณมากกว่าน้ำหนักโพลิเมอร์ถึง 800 เท่า แต่หากทดลองกับน้ำชนิดอื่นอย่างเช่นน้ำประปาแล้ว ความสามารถในการดูดซับน้ำจะลดลง เพราะโดยทั่วไปน้ำประปามีสารต่าง ๆ เจือปนและแขวนลอยอยู่

สารนี้ผลิตขึ้นมาเพื่อใช้ในวงการแพทย์และอุตสาหกรรม แต่ปัจจุบันได้ถูกนำมาประยุกต์ใช้ในการเกษตร เป็นดินวิทยาศาสตร์ที่มีลักษณะเหมือนวุ้นใสรูปร่างต่างๆ มีสีสันสวยงามที่เรียกกันว่า "เจลดินคริสตอล" จะมีการตั้งชื่อแตกต่างกันไปตามลักษณะ สี และตั้งชื่อเก๋ไก๋เพื่อเป็นจุดขายให้ขายได้ราคาดีขึ้นนั่นเอง คุณสมบัติช่วยเก็บกักน้ำได้มาก ซึ่งช่วยให้ไม่ต้องเสียเวลาในการรดน้ำบ่อย ส่วนในการเกษตรนั้นใช้เพื่อเพิ่มการดูดซับและเก็บกักน้ำของดินในพื้นที่แห้งแล้ง หรือหน้าแร้ง ช่วยอุ้มน้ำในดินเพิ่มขึ้นมากกว่า 30% มีการทดลองนำเจลดินผสมลงในดิน เพิ่มความทนแล้งของการเพาะกล้าไม้ยืนต้น 4 ชนิดคือ ยูคาลิปตัส สะเดา ยางพารา และมะม่วงหิมพานต์ในอัตราสัดส่วน1%(โดยน้ำหนัก) จะทนอยู่ได้นานถึง 93 วัน หลังงดการให้น้ำ สำหรับไม้ยืนต้นที่ปลูกลงดินแล้ว สามารถขุดหลุมข้างๆ โคลนต้น2หลุม ใส่เจลดินลงไปกลบด้วยหญ้าแล้วกลบด้วยดินให้แน่นแล้วรดน้ำ จะช่วยอุ้มน้ำแก้ปัญหาแล้งน้ำได้อย่างดี

นอกจากสารโพลิอะคริลามีดยังมีสารอื่น เช่น สารโพลิอะคริลิกแอซิด (polyacrylic acid) สารโซเดียมโพลิอะคริเลต (sodium polyacrylate) เป็นต้น สารสองชนิดนี้เป็นสารดูดซับยิ่งยวดที่ถูกนำมาประยุกต์ใช้กับการดูดซับน้ำเช่นกัน แต่นิยมใช้เป็นสารดูดซับน้ำสำหรับผลิตภัณฑ์อย่างเช่นพวกผ้าอ้อมสำเร็จรูปและผ้าอนามัย

สำหรับอีกองค์ประกอบหนึ่งของตัวดูดน้ำคือ สารไวนิลอะซีเตด-เอทิลีนโคโพลิเมอร์ ซึ่งเป็นโพลิเมอร์ได้จากปฏิกิริยาการเกิดโพลิเมอร์ระหว่างไวนิลอะซีเตดโมโนเมอร์ กับเอทิลีนโมโนเมอร์ โพลิเมอร์นี้ทำหน้าที่เป็นเสมือนแกนโครงสร้าง ทำให้ตัวดูดน้ำไม่สูญเสียรูปทรงไปเพราะการพองตัว จึงสามารถซับน้ำจนพอง และเมื่อน้ำระเหยแห้งไป สามารถนำกับมาทำซ้ำใหม่ได้หลายครั้งรูปลักษณ์ (ไม่ใช่ขนาด) ของตัวดูดน้ำก็ไม่มีการเปลี่ยนแปลง

ความลับของการขยายตัวของเจลดิน โดยทั่วไปการละลายของสาร คือ การที่สารชนิดหนึ่งแพร่กระจายจนมีความเข้มข้นของสารเท่ากันหมดทั่วทั้งของเหลว แต่เจลดินนี้เนื่องจากมันประกอบขึ้นจากสารโพลิเมอร์ดูดซับยิ่งยวด ซึ่งเป็นสารโพลิเมอร์ที่โมเลกุลมีขนาดใหญ่มาก อีกทั้งโครงสร้างโมเลกุลก็มีลักษณะคล้ายร่างแห หรือตาข่าย ดังนั้นเมื่อโมเลกุลของน้ำแทรกซึมเข้าไปโมเลกุลของสารแล้ว โมเลกุลของสารโพลิเมอร์จึงเพียงแต่ถูกทำให้คลายตัวออกมา แต่ไม่สามารถแพร่กระจายออกได้เพราะการยึดติดกันของเส้นสายโพลิเมอร์ในโมเลกุลเอง จึงทำให้ลักษณะภายนอกหลังจากเจลดินดูดน้ำเข้าไปแล้วมีลักษณะเป็นก้อนคล้ายวุ้น หรือเจลใส และเมื่อนำก้อนเจลดินไปตากแดด หรืออบด้วยความร้อนเพื่อไล่น้ำแล้วก็จะได้สารโพลิเมอร์กลับคืนมาเหมือนเดิม

การที่โมเลกุลของน้ำสามารถยึดเกาะกับโมเลกุลของสารโพลิเมอร์ได้นั้น เกิดจากหมู่เอมีน (-NH2) ของสารโพลิอะคริลามีดเกิด "พันธะไฮโดรเจน" กับโมเลกุลน้ำ (H2O) แรงนี้เป็นแรงดึงดูดอย่างอ่อนที่เกิดเฉพาะอะตอมของไฮโดรเจนกับอะตอมของออกซิเจน (O) หรือไนโตรเจน (N) หรือฟลูออรีน (F) เท่านั้น

มีของเล่นชนิดหนึ่งที่เรียกว่า "ตัวดูดน้ำ" ทำเป็นรูปร่างสัตว์ต่าง ๆ เมื่อนำของเล่นชนิดนี้ไปแช่น้ำ มันสามารถจะพองหรือขยายขนาดใหญ่กว่าเดิมหลายเท่า แต่หลังจากที่ของเล่นชนิดนี้ถูกนำเข้ามาจำหน่ายในประเทศไทยได้พักหนึ่ง ก็ถูกหน่วยงานราชการสั่งเก็บสินค้า และห้ามไม่ให้มีการจำหน่าย เพราะกลัวว่าหากเด็กเล็กเผลอกลืนตัวดูดน้ำนี้เข้าไป มันจะขยายตัวจนเต็มกระเพาะอาหาร หรือหากมันหลุดไปถึงลำไส้ก็สามารถขยายตัวอุดทางเดินของลำไส้ได้เนื่องจากดูดซับน้ำย่อยในกระเพาะอาหารและในลำไส้ ซึ่งหากเกิดขึ้นจริงการนำของเล่นชนิดนี้ออกมาจากร่างกายก็ต้องพึ่งพาวิธีการผ่าตัดเอาออกอย่างเดียว!

ของเล่นอันตรายและไร้ประโยชน์ ? ในประเทศไทยมีการสั่งห้ามนำเข้าของเล่นตัวดูดน้ำเข้ามาจำหน่ายอย่างเด็ดขาด แต่ในต่างประเทศบางประเทศ ของเล่นชนิดนี้สามารถนำมาใช้เป็นของเล่น และเป็นสื่อการเรียน การสอนทางด้านวิทยาศาสตร์ได้ และแม้ว่าตัวดูดน้ำจะเป็นของเล่นที่ถูกมองว่ามีอันตราย แต่ในแง่มุมการออกแบบและประยุกต์ใช้แล้ว ต้องถือว่าสิ่งนี้มีความน่าสนใจในแง่ของการนำสมบัติเฉพาะตัวออกมานำเสนอได้อย่างน่าสนใจทีเดียว