กราฟีน (Graphene) นวัตกรรมวัสดุ (Materials Innovation) ที่น่าจับตามอง
วินัย มะหะหมัด*
บรรณารักษ์ชำนาญการ
สำนักหอสมุด มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
วัสดุ หรือ Materials คือสิ่งของ/วัตถุที่นำมาใช้ประกอบเป็นชิ้น สัมผัสได้ ชีวิตรอบตัวเราการใช้งานล้วนแต่เกี่ยวข้องกับวัสดุ การดำเนินชีวิตก็เช่นเดียวกัน มีความสำคัญต่อหลายด้าน เช่น ทั้งด้านการแพทย์ ด้านการกีฬา หรือด้านสิ่งแวดล้อม ด้วยความต้องการอุตสาหกรรมผลักดันให้นวัตกรรมวัสดุศาสตร์เป็นที่ต้องการ เพื่อพัฒนาวัสดุให้มีคุณสมบัติที่มีความแข็งแรง เบา หนายืดหยุ่นทนต่อการสึกหรอโดยแก้ปัญหาข้อจำกัดเหล่านี้ได้
จากคุณสมบัติที่กล่าวมาข้างต้น ผู้รวบรวมจึงได้ศึกษาการค้นคว้าแหล่งสารสนเทศเกี่ยวข้องกับนวัตกรรมวัสดุ Materials Innovation พบว่านวัตกรรมวัสดุที่น่าสนใจอย่างหนึ่งที่เรียกว่า กราฟีน (Graphene) เป็นวัสดุคาร์บอนโครงสร้าง 2 มิติ เหมือนตาข่ายรูปหกเหลี่ยมคล้ายรังผึ้ง โดยมีความหนาเท่ากับความหนาของคาร์บอนเพียงอะตอมเดียว หรือประมาณ 0.34 นาโนเมตร ด้วยคุณสมบัติเด่นใสโปร่งแสง แข็งแรงกว่าเหล็กกล้าหลายร้อยเท่า ยืดหยุ่นได้ นำไฟฟ้าได้ดีกว่าทองแดง เคลื่อนที่ได้ด้วยความเร็วเกือบเท่ากับแสง ซึ่งหลายประเทศให้ความสนใจศึกษาวิจัย ทั้งยุโรป และเอเซีย อย่างประเทศสิงค์โปร์มีการจัดตั้งศูนย์วิจัยด้านกราฟีน รวมถึงประเทศมาเลเซีย สำหรับในประเทศไทย ดร. อดิสร ตรานนท์ เมธีวิจัยอวุโสศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค) ได้พัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนน์จากวัสดุกราฟีนและซัลเฟอร์ มีความจุไฟฟ้าสูง นอกจากนี้ด้วยคุณสมบัติเด่นดังกล่าว ปัจจุบันได้มีการศึกษาและนำกราฟีนมาใช้ประโยชน์อย่างกว้างขวาง รวมทั้งประยุกต์ใช้กับงานด้านอิเล็กทรอนิกส์หลายด้าน กราฟีนจึงเป็นนวัตกรรมวัสดุที่น่าศึกษาและพัฒนาต่อยอดอุตสาหกรรมการผลิตของไทย
ที่มา :https://doi.org/10.1007/s41918-019-00042-6
Keyword ที่เกี่ยวข้องศึกษาต่อ:
Nanocomposites, Nanomaterials, Storage (materials), Energy Storage, Structural Design, Advanced Materials, Biomimetic, Lithium
ทั้งนี้ผู้รวบรวมจึงได้คัดสรรบทความที่เกี่ยวข้องนวัตกรรมวัสดุกราฟีน โดยคัดเลือกจากบทความ ที่ได้รับความนิยมถูกอ้างอิงมากที่สุดจากฐานข้อมูล Scopus ดังนี้
Ballato, J., and P. D. Dragic. "Glass: The Carrier of Light—Part Ii—a Brief Look into the Future of Optical Fiber." International
Journal of Applied Glass Science (2020). https://doi.org/10.1111/ijag.15844.
Bu, X., Y. Li, and J. C. Ho. "Efficient and Stable Electrocatalysts for Water Splitting." MRS Bulletin 45, no. 7 (2020): 531-38.
https://doi.org/10.1557/mrs.2020.170.
Chen, W., D. Liu, and L. Li. "Multiscale Characterization of Semicrystalline Polymeric Materials by Synchrotron Radiation X-
Ray and Neutron Scattering." Polymer Crystallization 2, no. 2 (2019). https://doi.org/10.1002/pcr2.10043.
Cui, M., B. Wang, and Z. Wang. "Nature-Inspired Strategy for Anticorrosion." Advanced Engineering Materials 21, no. 7
(2019). https://doi.org/10.1002/adem.201801379.
de Pablo, J. J., N. E. Jackson, M. A. Webb, L. Q. Chen, J. E. Moore, D. Morgan, R. Jacobs, et al. "New Frontiers for the
Materials Genome Initiative." npj Computational Materials 5, no. 1 (2019). https://doi.org/10.1038/s41524-019-0173-4.
Duan, S., J. Wu, J. Xia, and W. Lei. "Innovation Strategy Selection Facilitates High-Performance Flexible Piezoelectric
Sensors." Sensors (Switzerland) 20, no. 10 (2020). https://doi.org/10.3390/s20102820.
Gao, W., H. Ota, D. Kiriya, K. Takei, and A. Javey. "Flexible Electronics toward Wearable Sensing." Accounts of Chemical
Research 52, no. 3 (2019): 523-33. https://doi.org/10.1021/acs.accounts.8b00500.
Hu, J., C. Zhang, F. Ji, X. Li, J. Han, and Y. Wu. "Revealing the Morphological Architecture of a Shape Memory Polyurethane
by Simulation." Scientific Reports 6 (2016). https://doi.org/10.1038/srep29180.
King, S. W., H. Simka, D. Herr, H. Akinaga, and M. Garner. "Research Updates: The Three M's (Materials, Metrology, and
Modeling) Together Pave the Path to Future Nanoelectronic Technologies." APL Materials 1, no. 4 (2013).
https://doi.org/10.1063/1.4822437.
Li, L. B. "In Situ Synchrotron Radiation Techniques: Watching Deformation-Induced Structural Evolutions of Polymers."
Chinese Journal of Polymer Science (English Edition) 36, no. 10 (2018): 1093-102. https://doi.org/10.1007/s10118-018-
2169-9.
Ling, Y., T. An, L. W. Yap, B. Zhu, S. Gong, and W. Cheng. "Disruptive, Soft, Wearable Sensors." Advanced Materials 32, no.
18 (2020). https://doi.org/10.1002/adma.201904664.
Miodownik, M. "Materials for the 21st Century: What Will We Dream up Next?". MRS Bulletin 40, no. 12 (2015): 1188-97.
https://doi.org/10.1557/mrs.2015.267.
Rao, Z., F. Ershad, A. Almasri, L. Gonzalez, X. Wu, and C. Yu. "Soft Electronics for the Skin: From Health Monitors to Human–
Machine Interfaces." Advanced Materials Technologies 5, no. 9 (2020). https://doi.org/10.1002/admt.202000233.
Ren, Y., X. Sun, and J. Liu. "Advances in Liquid Metal-Enabled Flexible and Wearable Sensors." Micromachines 11, no. 2
(2020). https://doi.org/10.3390/mi11020200.
Sun, J., B. Zhang, and H. E. Katz. "Materials for Printable, Transparent, and Low-Voltage Transistors." Advanced Functional
Materials 21, no. 1 (2011): 29-45. https://doi.org/10.1002/adfm.201001530.
Vaartstra, G., L. Zhang, Z. Lu, C. D. Díaz-Marín, J. C. Grossman, and E. N. Wang. "Capillary-Fed, Thin Film Evaporation
Devices." Journal of Applied Physics 128, no. 13 (2020). https://doi.org/10.1063/5.0021674.
Wang, C., C. Wang, Z. Huang, and S. Xu. "Materials and Structures toward Soft Electronics." Advanced Materials 30, no. 50
(2018). https://doi.org/10.1002/adma.201801368.
Wang, Y., F. Li, Y. Li, and Z. Chen. "Semi-Metallic Be<Inf>5</Inf>C<Inf>2</Inf> Monolayer Global Minimum with Quasi-Planar
Pentacoordinate Carbons and Negative Poisson's Ratio." Nature Communications 7 (2016).
https://doi.org/10.1038/ncomms11488.
Wei, M., J. Li, W. Chu, and N. Wang. "Phase Control of 2d Binary Hydroxides Nanosheets Via Controlling-Release Strategy
for Enhanced Oxygen Evolution Reaction and Supercapacitor Performances." Journal of Energy Chemistry 38 (2019):
26-33. https://doi.org/10.1016/j.jechem.2019.01.003.
Young, M. J., T. Kiryutina, N. M. Bedford, T. J. Woehl, and C. U. Segre. "Discovery of Anion Insertion Electrochemistry in
Layered Hydroxide Nanomaterials." Scientific Reports 9, no. 1 (2019). https://doi.org/10.1038/s41598-019-39052-1.
Zhao, B., L. Zhang, Q. Zhang, D. Chen, Y. Cheng, X. Deng, Y. Chen, et al. "Rational Design of Nickel Hydroxide-Based
Nanocrystals on Graphene for Ultrafast Energy Storage." Advanced Energy Materials 8, no. 9 (2018).
https://doi.org/10.1002/aenm.201702247.
Zhao, Z., Y. Hwang, Y. Yang, T. Fan, J. Song, S. Suresh, and N. J. Cho. "Actuation and Locomotion Driven by Moisture in
Paper Made with Natural Pollen." Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
117, no. 16 (2020): 8711-18. https://doi.org/10.1073/pnas.1922560117.
Zou, W., J. Dong, Y. Luo, Q. Zhao, and T. Xie. "Dynamic Covalent Polymer Networks: From Old Chemistry to Modern Day
Innovations." Advanced Materials 29, no. 14 (2017). https://doi.org/10.1002/adma.201606100.
เอกสารอ้างอิง
- เทคโนโลยีวัสดุ, https://www.scimath.org/article-technology/item/8399-2018-06-01-02-51-48
- Big Project 'กราฟีน' วัสดุมหัศจรรย์เปลี่ยนโลก, https://bit.ly/371OjBy
- เปลี่ยนโฉมอุตสาหกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ด้วยกราฟีน (Graphene), เปลี่ยนโฉมอุตสาหกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ด้วยกราฟีน(Graphene)16-9-62.pdf (thaieei.com)
- ยุคแห่งวัสดุใหม่ – เราก้าวมาถึงอนาคตแล้วหรือยัง, https://www.sandvik.coromant.com/th-th/aboutus/lookingahead/articles/pages/the-age-of-new-materials-is-the-future-now.aspx