วัสดุแห่งอนาคต “กราฟีน”

กราฟีน (graphene) วัสดุแห่งอนาคตที่ถูกนำมาใช้ในวงการอุตสาหกรรมมากมาย เช่น  ใช้ในการผลิตเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์เซนเซอร์  แบตเตอรี่จากกราฟีน ผสมในสิ่งทอเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและการปกป้อง และยังถูกนำไปใช้ในวงการแพทย์ได้ โดยผลิตเป็นแผ่นฟิล์มแผ่นบางทำหน้าที่นำส่งยาในร่างกายมนุษย์ จุดเด่นของกราฟีนคือมีความบางและโปร่งใส แต่กลับมีความแข็งแรงและยังนำไฟฟ้าได้อย่างยอดเยี่ยม โดยสามารถนำไฟฟ้าได้มากกว่าทองแดงหลายเท่าตัว และยังสามารถนำความร้อนได้ดีอีก  ด้วยคุณสมบัติเหล่านี้ กราฟีนจึงเป็นวัสดุที่น่าท้าทายสำหรับนักวิจัยและนักออกแบบ ที่มองเห็นความเป็นไปได้ใหม่ ๆ ของวัสดุนี้  และหาจุดมุ่งหมายในการนำกราฟีนไปใช้ประโยชน์ในรูปแบบอื่น

ในประเทศไทย หน่วยวิจัยกราฟีนแห่งศูนย์เทคโนโลยีเพื่อความมั่นคงของประเทศและการประยุกต์เชิงพาณิชย์(NSD) (สวทช.) ได้พัฒนาเทคโนโลยีในการลอกกราฟีนด้วยวิธีเคมีไอระเหย (Chemical Vapor Deposition) รวมทั้งเครื่องมือผลิตกราฟีนในรูปแบบ 2 มิติ และ 3 มิติ ทั้งยังสามารถสังเคราะห์กราฟีนด้วยแก๊สเหลือทิ้งจากอุตสาหกรรมเกษตรและปิโตรเคมีได้ ตลอดจนได้รับสิทธิบัตรเป็นที่แรกของโลกที่สามารถลอกกราฟีนด้วยเคมีไฟฟ้าจากแท่งกราไฟต์ ทำให้ได้รูปแบบกราฟีนผสมในสารละลาย ซึ่งสามารถนำไปใช้ในรูปแบบของสารนำไฟฟ้าได้ และได้มีการถ่ายทอดงานวิจัยให้กับบริษัท เฮเดล เทคโนโลยี (ประเทศไทย) จำกัด ถือเป็นศูนย์วิจัยกราฟีนแห่งแรกในเอเชีย ซึ่งได้นำเสนอความล้ำหน้าของกราฟีนในรูปแบบต่าง ๆ ที่สามารถนำไปต่อยอดได้ในเชิงพาณิชย์ 4 วัสดุ ผ่านฐานข้อมูลวัสดุไทย TCDC Material Database และยังได้รับการคัดเลือกเข้าฐานข้อมูล Material ConneXion ดังนี้ 

หมึกเหลวนำไฟฟ้า ( PHENE PLUS)
MI : 00599-01 

หมึกเหลวนำไฟฟ้าเนื้อใส สำหรับพิมพ์วงจรอิเล็กทรอนิกส์ ประกอบด้วยพอลิเมอร์ 30 - 40% และกราฟีน น้อยกว่า 3% หมึกนี้ได้จากการผสมกราฟีนในกระบวนการทางเคมีกับพอลิเมอร์นำไฟฟ้า (PEDOT) วัสดุนี้นำไฟฟ้าได้ดีกว่าวัสดุนำไฟฟ้าที่ใช้ในแผ่นพิมพ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป เหมาะนำไปใช้ผลิตของเล่นและเกม อุปกรณ์ทางการแพทย์ โคมไฟและเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้าน อุปกรณ์เซนเซอร์ แผ่นพิมพ์วงจรอิเล็กทรอนิกส์ เช่น จอทัชสกรีน และจอ LED เรืองแสง 

เส้นใยสำหรับงานพิมพ์สามมิติผสมกราฟีน 
MI : 00599-02

เส้นใยสำหรับงานพิมพ์สามมิติที่มีส่วนผสมของกราฟีนเพื่อให้มีคุณสมบัตินำไฟฟ้า เรซินเทอร์โมพลาสติกนี้ใช้กับเครื่องพิมพ์ระบบ FDM ได้หลายแบบ ผลิตโดยการนำกราฟีนไปผสมกับ PLA (พลาสติกชีวภาพจากข้าวโพด) เมื่อนำไปพิมพ์ขึ้นรูปจะได้ชิ้นงานที่นำไฟฟ้าได้สูงและเป็นวัสดุทดแทนโลหะได้ในหลายๆ การใช้งานโดยที่มีน้ำหนักเบากว่ามาก เหมาะนำไปพิมพ์ชิ้นงานสามมิติ เช่น ตัวถ่ายเทไฟฟ้าสถิต วัสดุทดแทนโลหะสำหรับใช้ในอุณหภูมิปกติ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ยางที่มีส่วนผสมของกราฟีน
MI : 00599-03

มาสเตอร์แบตช์สำหรับขึ้นรูปยางที่มีส่วนผสมของกราฟีนเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติการนำไฟฟ้า ประกอบด้วยยางธรรมชาติ 95% ที่ถูกผสมในเครื่องผสมแบบสองลูกกลิ้งและนำไปกดอัดในแม่พิมพ์ ปกติยางเป็นวัสดุฉนวนไฟฟ้า แต่สามารถทำให้นำไฟฟ้าได้ดีโดยอาศัยส่วนผสมของกราฟีนเพียงเล็กน้อย และสามารถปรับสูตรให้ได้คุณสมบัติตรงตามความต้องการได้ เหมาะสำหรับยานยนต์ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ อากาศยาน และภาคอุตสาหกรรม

พลาสติกชีวภาพผสมกราฟีน
MI : 00599-04

พลาสติกชีวภาพผสมกราฟีนสำหรับการพิมพ์สามมิติ การหล่อพิมพ์และการอัดรีดขึ้นรูป วัสดุนำไฟฟ้าได้นี้มีคาร์บอนแบล็คในสัดส่วนสูงถึงประมาณ 15-20% กระจายตัวอยู่ในเนื้อเรซิน PLA ซึ่งทำหน้าที่เป็นสารยึดเกาะ เม็ดพลาสติกผลิตจากเครื่องอัดรีดแบบเกลียวคู่ที่ช่วยให้กราฟีนผสมผสานและกระจายตัวในเรซินได้อย่างมีประสิทธิภาพ สามารถใช้แทนชิ้นส่วนโลหะในพื้นที่ที่ต้องการการกระจายไฟฟ้าสถิตที่ดีและนำไฟฟ้าต่ำ  เหมาะทำผลิตภัณฑ์นำไฟฟ้าระดับปานกลาง

หากสนใจข้อมูลด้านวัสดุอื่น ๆ สามารถเข้าไปดูเพิ่มเติมได้ที่
www.tcdcmaterial.com
www.materialconnexion.online

หรือสอบถามข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่
E-mail : Infomaterials@cea.or.th
Line Official : @TCDC

ภาพจาก : www.tcdcmaterial.com
อ้างอิงเนื้อหา : บทความ “5 อนาคตของวัสดุและทางเลือกใหม่เพื่อความยั่งยืน” จาก Creative Thailand  

เรื่อง :  ศิครินทร์  มิลินทสูต