ใครที่อยู่วงการวิทยาศาสตร์ การผลิตวัสดุ วงการก่อสร้าง แวดวงอิเล็กทรอนิกส์หรือติดตามข่าวสารนวัตกรรมด้าน Net Zero อาจเคยได้ยินชื่อ "Graphene (กราฟีน)" ผ่านๆ มาบ้าง แต่ใครที่ยังไม่คุ้นชิน Net Zero X จะพามารู้จักกับกราฟีนกันก่อน
Graphene (กราฟีน) คืออะไร?
กราฟีน คือ วัสดุที่เป็นส่วนหนึ่งของแกรไฟต์ มีการเรียงตัวของอะตอมในรูปแบบ 6 เหลี่ยม และเรียงตัวกันเพียงชั้นเดียว มีความหนาเท่ากับแค่คาร์บอนอะตอมเดียว มีความเบาและโปร่งใส ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ต้องใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนถึงจะมองเห็น มีลักษณะเป็นเยื่อบางๆ มีโครงสร้างแบบเรขาคณิต
กราฟีนนั้นถูกค้นพบโดยนักฟิสิกส์ชาวรัสเซีย ศาสตราจารย์ ดร.อังเดร ไกม์ (Andre Geim) และศาสตราจารย์ ดร.คอนสแตนติน โนโวเซลอฟ (Konstantin Novoselov) จากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ สหราชอาณาจักร ในปี พ.ศ. 2547 และด้วยจุดเด่นที่เป็นสุดยอดวัสดุ เพราะมีความแข็งแกร่งมากกว่าเหล็ก 200 เท่า ทั้งที่มีลักษณะบางมากกว่าเส้นผมอีก และยังมีความโปร่งแสง ทำให้กราฟีนเอาไปใช้กับวัสดุได้หลายแบบมากๆ จึงเป็นที่มาที่ทำให้นักฟิสิกส์ทั้งสองท่านได้รับรางวัลโนเบล สาขาฟิสิกส์ ในปี พ.ศ. 2553
คุณสมบัติและประโยชน์ของกราฟีน?
กราฟีนถูกนำมาใช้ในวงการอุตสาหกรรมมากมาย มาดูกันว่าคุณสมบัติและประโยชน์ของกราฟีนมีอะไร
1. เป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติความแข็งแรงกว่า เหล็ก 200 เท่า
2. สามารถนำไฟฟ้าได้มากกว่าทองแดงหลายเท่าตัว และยังสามารถนำความร้อนได้ดีกว่า
3. ใช้ในการเพิ่มความแข็งแรงให้คอนกรีตมาก ขึ้นถึง 35% เพียงผสมกราฟีน 0.1%
4. เป็นวัสดุที่ช่วยในการลดปริมาณขยะและ คาร์บอนฟุตพริ้นท์
5. เป็นวัสดุที่มีมูลค่าสูงถึง 7,000 USD/kg ตีเป็นเงินบาทก็อยู่ที่ 240,000 กว่าบาท
6. ช่วยเพิ่มมูลค่าของเหลือทิ้งได้ 1,000 เท่า จากการที่นำขยะมาเปลี่ยนเป็นกราฟีน
กราฟีนนำไปใช้เป็นอะไรได้บ้าง?
และหากเจาะไปทีละตัวอย่างการใช้ประโยชน์ล่ะก็กราฟีนสามารถผลิตเป็นสินค้าได้ตามนี้
1. ผลิตเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์เซนเซอร์
- เพราะกราฟีนเป็นวัสดุที่ช่วยให้วัสดุต่างๆ กลายเป็นตัวนำไฟฟ้าได้ สามารถทำเป็นหมึกเหลวนำไฟฟ้าสำหรับพิมพ์วงจรอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กได้และยังพัฒนาให้เป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่โค้งงอได้อีกด้วย นอกจากนี้ใช้เป็นเซ็นเซอร์เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ smart technology ต่างๆ และผลิตเป็นแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า
2. ผลิตเป็นแบตเตอรี่
- เพราะกราฟีนมีคุณสมบัติเหมาะสมต่อการนำมาพัฒนาแบตเตอรี่ โดยสามารถชาร์จไฟได้เร็ว และกักเก็บพลังงานได้มากขึ้นจากแบตเตอรี่แบบเดิม ทำให้สามารถขับขี่ได้ไกลขึ้น ที่สำคัญไม่ระเบิด ไม่ติดไฟ จึงปลอดภัยต่อการใช้งาน
3. ผสมในสิ่งทอเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของเส้นใย
- กราฟีนเพิ่มความแข็งแกร่งให้กับเส้นใยผ้า เมื่อผลิตออกมาแล้วจึงได้เสื้อผ้าที่ทนทาน ใช้งานได้นานกว่าเดิม และช่วยควบคุมอุณหภูมิเพิ่มความสบายขณะสวมใส่
4. ผสมในวัสดุก่อสร้าง
- กราฟีนที่มีความแข็งแกร่งกว่าเหล็กตั้ง 200 เท่า แถมใช้ในปริมาณเพียงไม่กี่เปอร์เซนต์จากอัตราส่วนของวัสดุที่จะผสม กลับเพิ่มความแข็งแรงได้หลายสิบเท่าก็ย่อมเอามาใช้ในวงการก่อสร้างได้แน่นอน ยกตัวอย่างเช่น ใช้ผสมเพียง 0.1% ในคอนกรีต แต่เพิ่มความแข็งแรงได้มากกว่าเดิม 35%
นอกจากที่เล่ามากราฟีนยังใช้ในวงการแพทย์ด้วยการผลิตเป็นแผ่นฟิล์มแผ่นบางทำหน้าที่นำส่งยาในร่างกายมนุษย์ และในอนาคตเราน่าจะได้เห็นการนำกราฟีนไปใช้ในหลายวงการมากขึ้นอีกด้วย
ขอขอบคุณข้อมูลและรูปประกอบจาก