แกรฟีน แข็งกว่าเหล็กสองร้อยเท่า เบากว่ากระดาษพันเท่า นำไฟฟ้าได้ดีที่สุดในโลก

แกรฟีน (Graphene) เป็นวัสดุที่มีโครงสร้างคล้าย เพชร กราไฟท์ หรือ คาร์บอนนาโนทิวบ์ หากเป็นกราฟีนคุณภาพสูง จะมีความแข็งแรงมากและน้ำหนักเบามาก โดยแกรฟีน 1 ตารางเมตรมีน้ำหนักเพียง 0.77 มิลลิกรัม มันเกือบโปร่งแสง น้ำความร้อนและไฟฟ้าได้ดี เรียกว่าเป็นวัสดุในฝันเลยทีเดียว

แกรฟีน

ประวัติการค้นพบ

ในช่วงปี 2004 มีนักวิจัยหลายคนกำลังศึกษาคาร์บอนนาโนทิวบ์ ซึ่งเป็นวัสดุชนิดใหม่ในตอนนั้น และในตอนนั้นมีโครงสร้างที่เรียกว่าแกรฟีน มันเป็นสิ่งที่ถูกคิดว่าเป็นไปได้ที่จะสร้างขึ้นแต่ยังทำให้เป็นจริงได้ยาก จนกระทั้ง Geim และ Novoselov นักวิทยาศาสตร์สองคนที่มหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ได้ทำการทดลองง่ายๆ มันเป็นเหมือนเรื่องหลอกลวง แต่ผลของมันอาจเปลี่ยนแปลงโลก

“สิ่งที่เขาทำคือ การใช้เทปเหนียวๆ แปะบนแผ่นกราไฟท์ จากนั้นก็ค่อยๆ ดึงเทปออก สิ่งที่ติดออกมากับเทปก็คือ “สะเก็ดกราไฟท์” จากนั้นก็พับเทปครึ่งหนึ่งมาติดกัน แล้วแยกออกอีกครั้ง และทำแบบเดียวกันนี้ซ้ำๆ 10 – 20 ครั้ง แต่ละครั้งสะเก็ดจะแตกออก สุดท้ายจะเหลือสะเก็ดบางๆ ติดอยู่ที่เทป จากนั้นก็ละลายเทปและทุกอย่างจะกลายเป็นสารละลาย”

วิธีติดเทปกาวได้ผล! Geim และ Novoselov ได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้ค้นพบวัสดุใหม่ที่เรียกว่ากราฟีน ซึ่งปัจจุบันเชื่อว่าเป็นวัสดุที่แข็งแรงที่สุด เบาที่สุด และนำไฟฟ้าได้ดีที่สุดในโลก

ในปี 2010 Geim และ Novoselov ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์สำหรับการค้นพบกราฟีน มันถูกเรียกว่า “วัสดุพิเศษ” นักวิจัยทั่วโลกเริ่มหาทางใช้งานวัสดุชนิดนี้อย่างจริงจัง โดยหวังว่าต่อไปด้วยวัสดุชนิดนี้จะทำให้แบตเตอรี่ทรงพลังและใช้งานได้นานขึ้น ไมโครชิปเร็วขึ้น .. แต่จนถึงตอนนี้แกรฟีนยังอยู่ในระหว่างการพัฒนา แต่ก็ถูกนำมาใช้กับบางสิ่งแล้ว

ภาพบน (ตัวอย่างที่ถูกนำไปใช้) หลายปีก่อน Samsungจดสิทธิบัตรแบตเตอรีรูปแบบใหม่ ใช้กราฟีนเป็นตัวเก็บไฟฟ้า ซึ่งคาดว่าจะมีความจุเพิ่ม 45% และยังชาร์จเร็วขึ้น 5 เท่า แต่เห็นว่ายังต้องพัฒนาและทดสอบอยู่ (ไม่แน่ใจมีใช้กันหรือยัง)

ทำไมแกรฟีนจึงเป็นวัสดุชั้นสูง?

  1. แกรฟีนมีความแข็งกว่าเหล็ก 200 เท่า (หากน้ำหนักเท่ากัน)
  2. เบากว่ากระดาษ 1000 เท่า
  3. มีความโปร่งใสถึง 98%
  4. เป็นวัสดุที่นำไฟฟ้าได้ดีที่สุดเท่าที่มนุษย์รู้จัก (อุณหภูมิห้อง) และหากถูกปรับแต่งอีกมันจะกลายเป็นตัวนำยิ่งยวด ซึ่งนำไฟฟ้าโดยที่ไม่มีความต้านทานและความร้อนเป็นศูนย์
  5. สามารถแปลงแสงที่ความยาวคลื่นต่างๆ เป็นกระแสได้
  6. เนื่องจากแกรฟีนเกิดจากคาร์บอน ซึ่งเป็นหนึ่งใน 4 ธาตุที่มากที่สุดในจักรวาล จึงไม่น่าจะหมดง่ายๆ

จาก 6 ข้อที่กล่าวมา จะเห็นว่าวัตถุชนิดนี้เทพแค่ไหน ความจริงคือมันสามารถนำไปทำได้อีกหลายสิ่ง มันทำให้หลายๆ อย่างในโลกดีขึ้นมาก โดยเฉพาะกับแบตเตอรี่ประสิทธิภาพสูงที่จะนำมาใช้กับรถไฟฟ้าในอนาคต

อ่านเรื่องอื่น

แหล่งที่มาscience.howstuffworks