แคนาดาผลิต " เสื้อวิเศษ " ใส่แล้วยิ้มสบายทั้งวัน

                          "  เสื้อวิเศษ " กันความเครียดใส่แล้วยิ้มสบายใจได้ทั้งวัน 

             มหาวิทยาลัยคอนคอเดรีย ในแคนาดา ได้ผลิตเสื้อผ้าชุดปาฏิหาริย์ใส่แล้วกันความเครียด นำออกแสดงในงาน
คองเกรสส์ ของมานุษยวิทยาและสังคมศาสตร์ ที่นครมอนทรีล  เสื้อผ้าชุดนี้ตัดเย็บด้วยผ้าพิเศษซึ่งจะทอแนบแน่นไปกับ
เครื่องตรวจรับทางวิทยุหลายอย่าง สามารถตรวจวัดข้อมูลต่าง ๆ ของร่างกาย เช่น อุณหภูมิ อัตราการเต้นของหัวใจ การหายใจ
และปฏิกิริยาของไฟฟ้าทางผิวหนัง โดยตัวเสื้อผ้าจะเชื่อมโยงกับเว็บผ่านทางโทรศัพท์มือถือ  ติดตามสภาพทางสรีรวิทยา 
นับแต่อุณหภูมิและอัตราการเต้นของหัวใจ โดยจะเชื่อมโยงกับฐานข้อมูล เพื่อคอยวิเคราะห์ข้อมูลเพื่อที่จะปลดเปลื้องภาวะ
ทางอารมณ์ของผู้นั้น แล้วสื่อต่าง ๆ ทั้งเพลง ถ้อยคำ และภาพ จะถูกส่งไปยังจอและลำโพงที่จะติดอยู่ในชุด เพื่อช่วยปลอบ
และให้กำลังใจ   ( ที่มา ไทยรัฐออนไลน์  https://www.thairath.co.th/content/life/89436 ) 
            เสื้อกันความเครียดที่นักวิทยาศาสตร์ผลิตขึ้นชุดนี้ก็เป็นชุดที่สร้างสรรค์และเป็นประโยชน์ต่อมุนษย์ในยุคปัจจุบัน
มากนะคะ แต่ไม่ว่าจะเป็นเสื้อผ้าชุดปาฏิหาริย์ หรือเสื้อผ้าชุดธรรมดาอื่น ๆ ทั่วไป ก็มักจะถูกถักทอขึ้นจากเส้นใยต่าง ๆ 
ซึ่งมี ทั้งเส้นใยธรรมชาติ เช่น ฝ้าย ไหม  หรือจากเส้นใยสังเคราะห์ เช่น ไนลอน โพลีเอสเทอร์ ซึ่งถือว่าเป็นความจำเป็นอย่างยิ่ง
สำหรับผลิตเสื้อผ้าในยุคปัจจุบันนี้ค่ะ   
    
                                                               ภาพฝ้าย ตัวอย่างเส้นใยธรรมชาติ
( ที่มา https://byfiles.storage.live.com/y1pjSSLZZlTQRPmPldNAN4I-H7J8T9hEvdM79FrlM6yYcCHmFmm_G8XZdBg0TLsRs2ZDdf-ix3iYpo
https://myfreezer.files.wordpress.com/2007/08/organic-cotton-04.jpg )

เนื้อหาเกี่ยวข้องกับ กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์    ทุกระดับชั้น  และผู้สนใจทั่วไป
สาระที่  3  สารและสมบัติของสาร
มาตรฐาน ว 3.1   เข้าใจสมบัติของสาร   ความสัมพันธ์ระหว่างสมบัติของสารกับโครงสร้างและแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาค  
                              มีกระบวนการสืบเสาะ หาความรู้และจิตวิทยาศาสตร์สื่อสารสิ่งที่เรียนรู้ นำความรู้ไปใช้ประโยชน์
มาตรฐาน ว 3.2   เข้าใจหลักการและธรรมชาติของการเปลี่ยนแปลงสถานะของสาร การเกิดสารละลาย การเกิดปฏิกิริยา 
                              มีกระบวนการสืบเสาะ หาความรู้และจิตวิทยาศาสตร์ สื่อสารสิ่งที่เรียนรู้ และนำความรู้ไปใช้ประโยชน์
                
เรื่อง  เส้นใย (Fibers)
           
           เส้นใย (Fibers)  เป็นพอลิเมอร์(สารโมเลกุลใหญ่ที่เกิดจากสารโมเลกุลเล็ก ๆ จำนวนมากมารวมกัน) ชนิดหนึ่ง 
มี  2  ประเภทคือ เส้นใยธรรมชาติ และเส้นใยสังเคราะห์ 
           
           1.เส้นใยธรรมชาติ (Natural fibers)  ส่วนใหญ่ประกอบด้วยเซลลูโลส (สารอินทรีย์โมเลกุลใหญ่เป็นโครงสร้าง
หลักของผนังเซลล์ของพืชสีเขียว)  ได้แก่     เส้นใยพืช เช่น ฝ้าย ลินิน ปอ รามี ป่าน นุ่น 
                                                                เส้นใยสัตว์ เช่น ขนสัตว์ (wool) ไหม (silk) ผม (hair) 
                                                                แร่ เช่น แร่ใยหิน (asbestos) 
           2.เส้นใยสังเคราะห์   เช่น    โอเลฟินส์ โพลีเอสเทอร์ โพลีอรามิด ไนลอน 
                                                        แร่และเหล็ก เช่น โลหะ แก้ว เซรามิก กราไฟต์                                       
                     
            โครงสร้างทางกายภาพ 
            โครงสร้างทางกายภาพหรือโครงสร้างทางสัณฐาน (morphology) ของเส้นใย สามารถสังเกตได้จากกล้องจุลทรรศน์ 
(microscope) ที่มีกำลังขยาย 250-1000 เท่า โครงสร้างทางกายภาพนั้นครอบคลุมถึง ความยาว ขนาดหรือเส้นผ่าศูนย์กลาง 
รูปร่างภาคตัดขวาง (cross-sectional shape) รูปร่างของผิวเส้นใย และความหยักของเส้นใย
            ความยาวเส้นใย (Fiber length) 
            เส้นใยมีทั้งชนิดสั้นและยาว ซึ่งความยาวของเส้นใยจะมีผลต่อสมบัติและการนำไปใช้งาน
            
            เส้นใยสั้น (Staple fiber) 
             มีความยาวอยู่ในช่วง 2 ถึง 46 เซนติเมตร (ถึง 18 นิ้ว) คือเส้นใยธรรมชาติทั้งหมด ยกเว้นไหม
 
            เส้นใยยาว (Filament fiber) 
            มีความยาวต่อเนื่องไม่สิ้นสุด มีหน่วยวัดเป็นเมตรหรือหลา ส่วนใหญ่เป็นเส้นใยสังเคราะห์ รวมทั้งไหมซึ่งเป็นเส้นใย
ธรรมชาติด้วย

                          ภาพเส้นใยไหม (ที่มา  https://chartree.files.wordpress.com/2009/12/73.jpghttps://202.29.22.173/php/localStudent2548/SumWeb/GOSOOMPISAI/nun/dennapa/nun1/mai/ไหมน้อย.JPG )
                     
            ขนาดเส้นใย 
                 เส้นใยฝ้าย 16-20 ไมโครเมตร 
                 ขนสัตว์ (แกะ) 10-50 ไมโครเมตร 
                 ไหม 11-12 ไมโครเมตร 
                 เส้นใยลินิน 12-16 ไมโครเมตร 
              
             ลักษณะผิวภายนอกของเส้นใย
             มีทั้งแบบเรียบ เป็นแฉก หรือขรุขระ ซึ่งลักษณะผิวนี้มีผลต่อความเป็นมันวาว สมบัติต่อผิวสัมผัส เนื้อผ้า และการเปื้อน
ง่ายหรือยาก               
             องค์ประกอบทางเคมีและการเรียงตัวของโมเลกุล             
             เส้นใยประกอบด้วยโมเลกุลจำนวนมาก โมเลกุลเหล่านี้มีลักษณะเป็นเส้นยาวเรียกว่าพอลิเมอร์ (polymer) ที่เกิดจาก
การเรียงตัวของหน่วยโมเลกุลเล็ก ๆ คือมอนอเมอร์ (monomer) และเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเคมีด้วยกระบวนการสังเคราะห์ที่
เรียกว่า โพลิเมอไรเซชัน (polymerization) ขนาดของโพลิเมอร์ขึ้นอยู่กับความยาวของโมเลกุลซึ่งบอกได้จากจำนวนของ
มอนอเมอร์ที่อยู่ในโพลิเมอร์นั้น (degree of polymerization) โพลิเมอร์ที่มีเส้นโมเลกุลยาวจะมีน้ำหนักโมเลกุล มากกว่า
พอลิเมอร์ที่มีเส้นโมเลกุลสั้นเนื่องจากจำนวนมอนอเมอร์ที่มากกว่านั่นเอง ซึ่งจะมีผลต่อความแข็งแรงของเส้นใยที่พอลิเมอร์
นั้นเป็นองค์ประกอบอยู่ โมเลกุลหรือโพลิเมอร์ที่อยู่ในเส้นใยจะมีการเรียงตัวแตกต่างกัน 
             เมื่อแต่ละโมเลกุลมีการเรียงตัวอย่างไร้ทิศทาง (random) ก็จะทำให้เส้นใยบริเวณนั้นมีความเป็นอสัณฐาน (amorphous)
ส่วนในบริเวณที่โมเลกุลมีการเรียงซ้อนขนานอย่างเป็นระเบียบก็จะมีความเป็นผลึก (crystalline) เกิดขึ้น เส้นใยที่มีความเป็น
ผลึกมากก็จะมีความแข็งแรงมากกว่าเส้นใยที่มีความเป็นผลึกน้อย อย่างไรก็ตามปริมาณความเป็นผลึกไม่ใช่ปัจจัยที่กำหนด
ความแข็งแรงของเส้นใย หากรวมไปถึงทิศทางการจัดเรียงตัวของโมเลกุลที่เป็นระเบียบเหล่านี้ด้วย ถ้าโมเลกุลมีการจัดเรียงตัว
อยู่ในทิศทางที่ขนานกับแกนตามความยาวของเส้นใย ก็จะช่วยให้เส้นใยมีความแข็งแรงมาก เนื่องจากโมเลกุลเรียงตัวในทิศทาง
เดียวกับแรงที่กระทำต่อเส้นใย(ตามความยาว) ทำให้สามารถมีส่วนช่วยในการรับแรงเต็มที่ เรียกว่าเส้นใยนั้นมีการจัดเรียงตัวของ
โมเลกุลที่ดี (oriented fiber) ในอีกกรณีหนึ่งแม้เส้นใยจะมีบริเวณที่เป็นผลึกมาก แต่มีทิศทางการจัดเรียงตัวที่ไม่ขนานกับแกน
ตามยาวของเส้นใย โมเลกุลก็ไม่สามารถรับแรงในทิศทางการดึงเส้นใยได้เต็มที่ทำให้มีความแข็งแรงน้อยกว่าในกรณีแรก  
            สมบัติของเส้นใย 
            ความแตกต่างของเส้นใยขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางกายภาพ องค์ประกอบทางเคมี และการเรียงตัวของโมเลกุล 
ซึ่งส่วนผสมและความแตกต่างในปัจจัยทั้งสามนี้ ทำให้เส้นใยมีสมบัติที่หลากหลายและแตกต่างกัน ซึ่งสมบัติของเส้นใยก็จะมี
ผลต่อสมบัติของผ้าหรือผลิตภัณฑ์ที่ผลิตจากเส้นใยนั้น ทั้งในส่วนที่เป็นที่ต้องการและไม่ต้องการต่อการนำไปใช้งาน 
ยกตัวอย่างเช่น ในเส้นใยที่สามารถดูดซับน้ำได้น้อย จะส่งผลให้ผ้าที่ทำจากเส้นใยชนิดนี้มีสมบัติดังนี้
             เกิดไฟฟ้าสถิตย์ (Static build-up) บนเนื้อผ้าได้ง่าย ทำให้ผ้าลีบติดตัว 
             ผ้าแห้งเร็ว เนื่องจากมีปริมาณน้ำที่ดูดซับน้อยและไม่มีพันธะ (bond) ระหว่างเส้นใยและ โมเลกุลของน้ำ 
             ย้อมติดสียาก เนื่องจากการย้อมสีส่วนใหญ่อาศัยน้ำเป็นตัวกลางพาโมเลกุลของสีเข้าไปในเนื้อผ้า ผ้าที่ไม่ดูดซับ
น้ำจึงติดสีย้อมได้ยากกว่า 
             สวมใส่สบายน้อยกว่า เนื่องจากการเหงื่อที่อยู่บนผิวถูกดูดซับน้อยทำให้รู้สึกเปียกชื้นได้ 
             คงรูปได้ขณะเปียก (หรือขณะซัก) และผ้ายับน้อย ทั้งนี้เนื่องจากปริมาณน้ำที่ถูกดูดซับมีน้อย และไม่เกิดพันธะ
ระหว่างเส้นใย และโมเลกุลของน้ำ ที่จะทำให้โครงสร้างเปลี่ยนแปลงไป 
                           
         ข้อมูลเพิ่มเติม 

           เซลลูโลส                                          
           สูตรโมเลกุล   :   (C ₆ H ₁₀ O ₅) n 
           ลักษณะทางกายภาพ   :  ผงสีขาว 
           ความหนาแน่น  :  1.5 g / cm 3 
           จุดหลอมเหลว  :   decomp 
           สารประกอบที่เกี่ยวข้อง  :  แป้ง         
 
            
                                                                      ภาพโครงสร้างเซลลูโลส  
               ( ที่มา https://www.il.mahidol.ac.th/th/index.php/teaching-tools/52-models/606-2008-08-13-13-04-41.html)

           เซลลูโลสเป็นพอลิแซคาไรด์ขนาดใหญ่ ประกอบด้วยน้ำตาล D-glucose จับกันเป็นสายยาวโดยไม่มีกิ่งก้านสาขา 
ยาวถึง 2,000 – 10,000 หน่วยกลูโคส หน่วยกลูโคสที่เหมือนกันหมดแต่ละตัวจะจับกับตัวต่อไปโดยพันธะโควาเลนท์ประเภท
ไกลโคซิดิกบอนด์ C’1 ถึง C’4  ตลอดทั้งสาย
           สายเซลลูโลสในพืชวางตัวเป็นชั้นๆ มีพันธะไฮโดรเจน (เส้นประ) ระหว่างหน่วยกลูโคสต่าง ๆ ที่อยู่ในชั้นที่ติดกัน และ
ระหว่างหน่วยกลูโคสต่างๆ ในสายเดียวกันด้วย ทำให้เกิดเป็นแผ่นเซลลูโลสที่ละลายน้ำได้ยาก และย่อยด้วยเอนไซม์ได้ไม่ง่ายนัก
แต่เมื่อเซลลูโลสแตกออกมาจนเป็นน้ำตาล ดี-กลูโคส ได้โดยวิธีการต่างๆ เราสามารถใช้น้ำตาลกลูโคสหน่วยเดี่ยวนี้มาเป็นอาหาร
ของคนและสัตว์ทั่วไปได้            
           โมเลกุลของเซลลูโลส
           เซลลูโลสเกิดจากกลูโคสประมาณ 50,000 โมเลกุลมาเชื่อมต่อกันเป็นสายยาว แต่ละสายของสายของเซลลูโลสเรียง
ขนานกันไป มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างสาย ทำให้มีลักษณะเป็นเส้นใย สะสมไว้ในพืช ไม่พบในเซลล์สัตว์ 
           สมบัติของเซลลูโลส           
           เซลล์ลูโลสไม่ละลายน้ำและร่างกายของมนุษย์ไม่สามารถย่อยสลายได้ แต่ในกระเพาะของวัว ควาย ม้า และสัตว์ที่เท้า
มีกีบ มีแบคทีเรียที่สามารถย่อยสลายเซลลูโลสให้เป็นกลูโคสได้ ถึงแม้ว่าร่างกายของมนุษย์จะย่อยเซลลูโลสไม่ได้ แต่เซลลูโลส
จะช่วยในการกระตุ้นลำไส้ใหญ่ให้เคลื่อนไหว เส้นใยบางชนิดสามารถดูดซับน้ำได้ดี จึงทำให้อุจจาระอ่อนนุ่ม ขับถ่ายง่าย ท้องไม่ผูก 
ลดโอกาสการการเกิดโรคริดสีดวงทวาร 
          โครงสร้างของเซลลูโลส  
           เซลลูโลสเมื่อถูกย่อยจะแตกตัวออก ให้น้ำตาลกลูโคสจำนวนมาก เป็นคาร์โบไฮเดรตที่เป็นส่วนประกอบของโครงสร้าง
ของเซลล์ (structural carbohydrate) ประกอบด้วยหน่วยย่อยคือโมเลกุลของกลูโคส (glucose subunits) 1,000-10,000 โมเลกุล มีน้ำหนักโมเลกุล (molecular weight) 200,000-2,000,000 หน่วยย่อยพื้นฐาน (basic subunit) คือ เซลโลไบโอส (cellobiose) ซึ่งประกอบด้วยกลูโคส 2 โมเลกุล ต่อกันด้วยพันธะ b - (1-4) ไกลโคซิดิก โดยที่ไม่มีการแตกแขนง เซลลูโลสใน 
primary cell wall ประกอบด้วยกลูโคสยาวประมาณ 2,000 โมเลกุล และอย่างน้อย 14,000 โมเลกุลใน secondary cell wall 
โดยโมเลกุลของเซลลูโลสจะเกาะกันเป็นคู่ตามยาวและเรียงขนานกันเป็นกลุ่ม 40 คู่ เรียกว่า microfibril ทำหน้าที่ให้ความแข็งแรง
กับผนังเซลล์ของพืช ปริมาณของเซลลูโลสอาจพบน้อยมากในส่วนที่สะสมอาหารเช่นในอินทผาลัมมีเพียง 0.8% ขณะที่ในส่วน
ของเส้นใยฝ้าย (cotton fibers) มีมากถึง 98%
           การสังเคราะห์เซลลูโลส
           การสังเคราะห์เซลลูโลสยังไม่เป็นที่เข้าใจทั้งหมดแต่น่าจะเป็นการรวมตัวของหน่วยย่อยพื้นฐานคือเซลโล-ไบโอส
เข้าไปในลูกโซ่ของโมเลกุลมากกว่าที่จะเป็นการเติมโมเลกุลเดี่ยวๆ ของกลูโคส UDP-glucose และน้ำตาล lipid-pyrophosphate มีความจำเป็นในขั้นตอนการสังเคราะห์ ส่วนในผลิตผลหลังการเก็บเกี่ยวการสังเคราะห์เซลลูโลสค่อนข้างจำกัด
เว้นแต่ว่าจะมีการเจริญเติบโตซึ่งนับว่าน้อยมากโมเลกุลของเซลลูโลสมีความเสถียรมาก แต่สามารถถูกทำลายได้ด้วยกรดแก่หรือโดยการย่อยของเอนไซม์เซลลูเลส (cellulase) แต่เอนไซม์เซลลูเลสนี้พบปริมาณน้อยมากในผลิตผลหลังการเก็บเกี่ยวและพบว่า
ไม่มีความสำคัญในการอ่อนนิ่มของผลิตผล การเปลี่ยนแปลงของโครงสร้างของเซลลูโลสในผลไม้ที่กำลังสุกมีน้อยมากและระดับ
ของปฏิกิริยาของเอนไซม์ก็ไม่มีความสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงการอ่อนนิ่มของผลไม้ในระหว่างการสุก เป็นที่ทราบกันว่า
เซลลูเลสจะมีการทำงานในขณะที่มีการหลุดร่วงของใบไม้หรืออวัยวะส่วนอื่นจากต้นพ่อแม่ แต่อย่างไรก็ตามปรากฏว่าเป็น isoenzyme ซึ่งแตกต่างจากเอนไซม์เซลลูเลสทั่วไปที่พบในเซลล์ส่วนใหญ่
                                                  

             ดังนั้นเสื้อผ้าเครื่องนุ่งห่มที่ใช้ในยุคปัจจุบันส่วนใหญ่ก็ผลิตจากเส้นใย ทั้งเส้นใยธรรมชาติและ    
      เส้นใยสังเคราะห์ ส่วนเสื้อกันความเครียดที่นักวิทยาศาสตร์ผลิตขึ้นนี้ จะทำด้วยผ้าพิเศษหน้าตาเป็นแบบใด
                                                          คงต้องรอดูกันต่อไปค่ะ
      
            
คำถาม VIP ชวนคิด
 
        1. เสื้อผ้าชุดปาฏิหาริย์ ที่ผลิตขึ้นนี้พิเศษอย่างไร
        2. นักวิทยาศาสตร์ประเทศใดเป็นผู้ผลิตเสื้อผ้าชุดปาฏิหาริย์ นี้ขึ้น
        3. เส้นใยแบ่งเป็นกี่ชนิด อะไรบ้าง
        4. ฝ้าย จัดเป็นเส้นใยประเภทใด
        5. เซลลูโลสเป็นโครงสร้างของเส้นใยประเภทใด
        
กิจกรรมเสนอแนะ

       1.ให้นักเรียนสืบค้นข้อมูลเรื่องเส้นใยพิ่มเติมจากแหล่งข้อมูลต่าง ๆ เช่น ห้องสมุด อินเตอร์เน็ต 
       2. ให้นักเรียนค้นคว้าและนำเสนอคุณสมบัติพิเศษของเส้นใยธรรมชาติ
       3. กิจกรรมทัศนศึกษาแหล่งเรียนรู้ในท้องถิ่นที่มีการทอผ้าไหม หรือผ้าฝ้าย

การบูรณาการ

        กลุ่มสาระการเรียนรู้ภาษาไทย        นักเรียนเขียนเรียงความเกี่ยวกับประโยชน์ของเส้นใยธรรมชาติ
        กลุ่มสาระการเรียนรู้คณิตศาสตร์     ทำสถิติว่าจังหวัดใดมีการทอผ้าไหม  ผ้าฝ้าย ในการอนุรักษ์ผ้าไทย
                                                            มากที่สุด              
        กลุ่มสาระการเรียนรู้สังคมศึกษา ฯ  นักเรียนศึกษาสภาพภูมิประเทศที่เหมาะแก่การนุ่งห่มผ้าฝ้าย
        กลุ่มสาระการเรียนรู้การงานอาชีพและเทคโนโลยี  นักเรียนลองทอผ้าด้วยมือตนเอง
        กลุ่มสาระการเรียนรู้ศิลปะ              นักเรียนวาดภาพโครงสร้างเซลลูโลส
        กลุ่มสาระการเรียนรู้ภาษาต่างประเทศ  นักเรียนเขียนชื่อภาษาอังกฤษเส้นใยชนิดต่าง ๆ 
       

ขอขอบคุณ                               
และแหล่งข้อมูลอ้างอิงเนื้อหาและรูปภาพประกอบ  ดังนี้
     
      1. https://www.thairath.co.th/content/life/89436
      2. https://www.chu-g.com/index.php?lay=show&ac=article&Id=531280&Ntype=1
      3. https://www.il.mahidol.ac.th/th/index.php/teaching-tools/52-models/606-2008-08-13-13-04-41.html
      4. https://th.wikipedia.org/wiki/เซลลูโลส
      5. https://byfiles.storage.live.com/y1pjSSLZZlTQRPmPldNAN4I-H7J8T9hEvdM79FrlM6yYcCHmFmm_G8XZdBg0TLsRs2ZDdf-ix3iYpo
      6. https://myfreezer.files.wordpress.com/2007/08/organic-cotton-04.jpg      
      7.https://chartree.files.wordpress.com/2009/12/73.jpg 
      8. https://202.29.22.173/php/localStudent2548/SumWeb/GOSOOMPISAI/nun/dennapa/nun1/mai/ไหมน้อย.JPG
      9. https://www.il.mahidol.ac.th/th/index.php/teaching-tools/52-models/606-2008-08-13-13-04-41.html
 

 ที่มา  : https://www.sahavicha.com/?name=knowledge&file=readknowledge&id=2752