กราฟีนเป็นวัสดุแห่งอนาคตที่ปลดล็อกความเป็นไปได้ใหม่ๆมากมายในการแก้ปัญหาที่มีอยู่และนำนวัตกรรมมาสู่ชีวิตประจำวันของเราโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยี
กราฟีนคืออะไร?
กราฟีนเป็นผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องกับคาร์บอน เช่น เพชรและกราไฟท์ เป็นวัสดุสองมิติที่มีอะตอมของคาร์บอนแค่ชั้นเดียวจัดเรียงอยู่ในโครงสร้างตาข่ายหกเหลี่ยม (คล้ายรังผึ้ง) กราฟีนได้จัดเป็นวัสดุที่บางที่สุดในโลกและมีความแข็งแรงอย่างน่าทึ่ง กราฟีนแข็งแรงกว่าเพชรและแข็งแรงกว่าเหล็กถึง200เท่า โครงสร้างที่บางเฉียบอันเป็นเอกลักษณ์ทำให้กราฟีนมีคุณสมบัติที่โดดเด่นมากมาย กราฟีนเป็นวัสดุที่มีนำความร้อนและไฟฟ้าได้ดี มีความยืดหยุ่น ความโปร่งใส ความป้องกันหารซึมผ่าน และความแข็งแกร่ง
การค้นพบกราฟีน
กราฟีน ถูกค้นพบครั้งแรกในปี 2004 โดยนักวิจัยสองคนคือศาสตราจารย์ ดร.อังเดร ไกม์ (Andre Geim) และศาสตราจารย์ ดร.คอนสแตนติน โนโวเซลอฟ (Kostya Novoselov) จากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ ประเทศอังกฤษ ต่อมาในปี 2010 ผลงานชิ้นนี้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์
การใช้งาน
20 ปีนับตั้งแต่การค้นพบครั้งแรก กราฟีนได้ปฏิวัติในหลายๆอุตสาหกรรม และเป็นประโยชน์ในการสร้างนวัตกรรมต่างๆ มากมาย
แบตเตอรี่: อุตสาหกรรมการจัดเก็บพลังงานเป็นหนึ่งในผู้ใช้กราฟีนแรกๆ เพื่อปรับปรุงแบตเตอรี่และซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ คุณสมบัติการนำไฟฟ้าที่ดีของกราฟีนสามารถเพิ่มความสามารถในการกักเก็บพลังงานและความเร็วในการชาร์จได้อย่างมากขึ้นจากแบตเตอรี่แบบเดิม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในยุคEVนี้ กราฟีนสามารถการเพิ่มประสิทธิภาพของแบตเตอรี่และชาร์จไฟเร็วขึ้นแต่ความร้อนน้อยลง ช่วยให้EVเดินทางได้ไกลขึ้นและชาร์จเร็วขึ้น
อิเล็กทรอนิกส์: กราฟีนสำหรับอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ การนำไฟฟ้าดีและความยืดหยุ่นสูงทำให้กราฟีนเป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ทรานซิสเตอร์ความเร็วสูง และเซ็นเซอร์ที่มีความไวสูงพิเศษ ความยืดหยุ่นและความโปร่งใสยังทำให้กราฟีนเหมาะสำหรับอุปกรณ์พกพา เช่น สมาร์ทโฟนและแท็บเล็ตที่ทำให้อุปกรณ์มีความทนทานมากขึ้นและอาจจะพับได้อีกด้วย
วัสดุศาสตร์: กราฟีนถูกรวมเข้ากับวัสดุคอมโพสิตเพื่อเพิ่มความแข็งแรง การนำไฟฟ้า และความทนทาน โดยคอมโพสิตเหล่านี้จะนำไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆเช่น การบินและอวกาศ ยานยนต์ และการก่อสร้าง และอื่นๆ อีกมากมาย
สิ่งทอ: กราฟีนกลายเป็นผู้เปลี่ยนเกมในอุตสาหกรรมสิ่งทอโดยนำเสนอการผสมผสานคุณสมบัติพิเศษที่กำหนดนิยามใหม่ของเนื้อผ้าสำหรับเสื้อผ้าของเรา สิ่งทอที่ผสมกราฟีนกำลังพบการใช้งานที่เพิ่มขึ้นในเครื่องแต่งกายกีฬา เนื่องจากคุณสมบัติความทนทาน การระบายอากาศ การระบายความชื้น และการป้องกันรังสียูวี
การใช้งานทางชีวการแพทย์: ความเข้ากันได้ทางชีวภาพและคุณสมบัติเฉพาะของกราฟีนทำให้กราฟีนเป็นวัสดุที่น่ามีแนวโน้มสำหรับการใช้งานทางชีวการแพทย์ กราฟีนอยู่ระหว่างการตรวจสอบเพื่อใช้ในระบบนำส่งยา วิศวกรรมเนื้อเยื่อ ไบโอเซนเซอร์ และแม้แต่ในการพัฒนาเทคนิคการถ่ายภาพแบบใหม่
อนาคตของกราฟีน
แม้ว่ากราฟีนดูเหมือนจะมีศักยภาพอันเหลือเชื่อมหาศาล แต่ก็ยังมีความท้าทายที่ต้องเอาชนะก่อนที่จะนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ในวงกว้าง ซึ่งรวมถึงต้นทุนการผลิตที่สูง ปัญหาด้านความสามารถในการปรับกำลังการผลิต และความกังวลเกี่ยวกับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในระหว่างกระบวนการผลิต อย่างไรก็ตาม นักวิจัยทั่วโลก รวมถึงมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ ซึ่งเป็นที่ที่ค้นพบกราฟีนเป็นครั้งแรก กำลังทำงานอย่างแข็งขันเพื่อจัดการกับความท้าทายเหล่านี้ และสำรวจการประยุกต์ใช้กราฟีนต่อไป