ลองนึกภาพวัสดุที่บางจนแทบมองไม่เห็น แต่กลับแข็งแกร่งกว่าเหล็กหลายเท่า ฟังดูเหมือนนิยายวิทยาศาสตร์ แต่สิ่งนี้มีอยู่จริง และมีชื่อว่า “กราฟีน” กราฟีนถูกยกให้เป็นหนึ่งในวัสดุแห่งอนาคตที่น่าจับตามองที่สุด เพราะมันไม่ได้แค่บางหรือแข็งแรงเท่านั้น แต่ยังมีคุณสมบัติพิเศษอีกมากมายที่เปลี่ยนโลกได้
กราฟีน (Graphene) คืออะไร?
กราฟีนคือแผ่นคาร์บอนที่หนาเพียงหนึ่งอะตอม แยกออกมาจาก "กราไฟต์" (ไส้ดินสอ) ซึ่งปกติประกอบด้วยชั้นคาร์บอนซ้อนกันหลายล้านชั้น ลองนึกถึงไส้ดินสอที่เราใช้เขียนหนังสือ นั่นคือกราไฟต์ที่มีคาร์บอนซ้อนกันเป็นชั้น ๆ เมื่อแยกชั้นเหล่านั้นออกมาให้เหลือ "ชั้นเดียว" จะได้กราฟีน ที่บางเพียงระดับอะตอม (~0.335 นาโนเมตร) แต่กลับมีคุณสมบัติเชิงกลและเชิงความร้อนที่โดดเด่นกว่าวัสดุทั่วไปมาก
กราฟีนถูกค้นพบเมื่อไหร่ และใครค้นพบ?
กราฟีนถูกแยกออกมาสำเร็จเป็นครั้งแรกในปี 2004 โดยนักฟิสิกส์ Andre Geim และ Konstantin Novoselov จากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ (University of Manchester) วิธีที่พวกเขาใช้เรียบง่ายอย่างน่าทึ่ง คือใช้ "เทปกาว" ลอกชั้นของกราไฟต์ซ้ำไปซ้ำมาจนได้แผ่นคาร์บอนบางเพียงอะตอมเดียว การค้นพบนี้เปลี่ยนวงการวัสดุศาสตร์ และทำให้ทั้งคู่ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 2010
ทำไมกราฟีนถึงแข็งแรงกว่าเหล็ก?
กราฟีนแข็งแรงเพราะโครงสร้างระดับนาโนเป็นตาข่ายรูปหกเหลี่ยมคล้ายรังผึ้ง ซึ่งกระจายแรงได้อย่างสมดุลทั่วทั้งแผ่น รูปทรงหกเหลี่ยมนี้ทำให้พันธะระหว่างอะตอมคาร์บอนรับแรงได้ดีเป็นพิเศษ ผลลัพธ์เชิงตัวเลขที่มักถูกอ้างถึงคือ:
| คุณสมบัติเชิงกล | ค่าของกราฟีน |
|---|---|
| ความแข็งแรงเทียบเหล็ก | แข็งแรงกว่าเหล็กประมาณ 200 เท่า |
| ความทนแรงดึง (tensile strength) | สูงถึงประมาณ 130 GPa |
| การยืดตัวก่อนขาด | ยืดได้ถึงประมาณ 25% โดยไม่ขาด |
พูดง่าย ๆ คือกราฟีน "แกร่ง" และ "ยืดหยุ่น" ในเวลาเดียวกัน คุณสมบัติที่วัสดุส่วนใหญ่มักมีอย่างใดอย่างหนึ่ง
หมายเหตุหน่วย: GPa (กิกะปาสคาล) คือหน่วยวัดความเค้นหรือความแข็งแรงของวัสดุ โดยเฉพาะเมื่อพูดถึงแรงดึงให้ขาด
กราฟีนกันการซึมผ่านได้ดีแค่ไหน?
แม้จะบางระดับอะตอม แต่กราฟีนทำหน้าที่เป็น "เกราะป้องกัน" ได้อย่างน่าทึ่ง โดยกันการซึมผ่านของสารต่างๆ ได้ดีมาก จุดที่โดดเด่นคือ กราฟีนกันได้แม้แต่ก๊าซขนาดเล็กอย่างฮีเลียม ซึ่งปกติแทรกผ่านวัสดุอื่นได้ง่าย นี่คือเหตุผลที่กราฟีนถูกนำไปใช้ในงานที่ต้องการการป้องกันการซึมและการกันชื้นระดับสูง
กราฟีนนำความร้อนได้ดีแค่ไหน?
กราฟีนนำความร้อนได้สูงถึงประมาณ 5,000 W/m·K ซึ่งจัดเป็นหนึ่งในวัสดุที่นำความร้อนได้ดีที่สุดในโลก
เทียบให้เห็นภาพ:
- ดีกว่าเพชรประมาณ 2 เท่า
- ดีกว่าทองแดงที่ใช้ในสายไฟถึงราว 10 เท่า
ความสามารถนี้ทำให้กราฟีนกระจายความร้อนได้เร็ว ลดการสะสมความร้อนเฉพาะจุด และช่วยปกป้องวัสดุจากความเสียหายจากความร้อน
สีกราฟีน (Graphene Paint) คืออะไร?
สีกราฟีน คือสีทาบ้านที่ผสมกราฟีนเข้าไปในเนื้อสี เพื่อเสริมความแข็งแรงและประสิทธิภาพของฟิล์มสีให้ทนทานกว่าสีทั่วไป เมื่อเติมกราฟีนลงในสี โครงสร้างระดับนาโนของกราฟีนจะทำหน้าที่คล้าย "โครงเหล็กระดับนาโน" ที่เสริมเนื้อฟิล์มสีบนผนัง
สีทาบ้านกราฟีนดีกว่าสีทั่วไปอย่างไร?
สีทาบ้านกราฟีน ช่วยให้ฟิล์มสีแข็งแรง ทนน้ำ ทนแดด และลดการแตกร้าว จึงยืดอายุการใช้งานของผนังได้ยาวนานกว่าสีทั่วไป
| คุณสมบัติ | สีทั่วไป | สีทาบ้านกราฟีน |
|---|---|---|
| ความแข็งของฟิล์มสี | มาตรฐาน | แข็งแรงขึ้น ทนรอยขีดข่วนและแรงกระแทก |
| การกันน้ำ/ความชื้น | พอใช้ | ดีขึ้น เพราะโครงสร้างแน่นระดับนาโน |
| การทนแดด/ความร้อน | สีลอกได้ตามเวลา | ทนแดด สีไม่ลอกง่าย |
| ความยืดหยุ่น | แตกร้าวได้เมื่อผนังขยายตัว | ยืดหยุ่น รองรับการขยายตัวของผนัง |
แนะนำผลิตภัณฑ์สีทาบ้าน
|
BegerShield 2In1 Semi-Gloss |
Beger Shield 2in1 Sheen |
FAQ คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับกราฟีน (Graphene)
Q1 : กราฟีน (Graphene) คืออะไร?
A1 : กราฟีนคือวัสดุที่ทำจากคาร์บอนเพียงชั้นเดียว หนาระดับอะตอมประมาณ 0.335 นาโนเมตร มีโครงสร้างหกเหลี่ยมคล้ายรังผึ้ง ทำให้แข็งแรงสูงมาก แม้จะบางกว่าเส้นผมมนุษย์ราว 200,000 เท่า
Q2 : ทำไมกราฟีนถึงแข็งแรงกว่าเหล็ก?
A2 : เพราะโครงสร้างระดับนาโนเป็นตาข่ายหกเหลี่ยมที่กระจายแรงได้ดี ทำให้กราฟีนแข็งแรงกว่าเหล็กประมาณ 200 เท่า ทนแรงดึงสูงถึงราว 130 GPa และยังยืดหยุ่นได้โดยไม่แตกหัก
Q3 : กราฟีนมีคุณสมบัติเด่นอะไรบ้าง?
A3 : กราฟีนแข็งแรงและยืดหยุ่นสูง กันน้ำและก๊าซได้ดี (แม้แต่ฮีเลียมก็ผ่านไม่ได้) และนำความร้อนได้ดีมากถึงประมาณ 5,000 W/m·K จึงถูกมองว่าเป็นวัสดุแห่งอนาคต
Q4 : สีกราฟีน (Graphene Paint) คืออะไร?
A4 : สีกราฟีนคือสีทาบ้านที่ผสมกราฟีนเข้าไปในเนื้อสี เพื่อเพิ่มความแข็งแรงและประสิทธิภาพของฟิล์มสี ทำให้ทนทานกว่าสีทั่วไป
Q5 : สีทาบ้านกราฟีนดีกว่าสีทั่วไปอย่างไร?
A5 : สีทาบ้านกราฟีนมีฟิล์มสีที่แข็งแรง ทนรอยขีดข่วน กันน้ำและความชื้นดี ทนแดดและความร้อน สีไม่ลอกง่าย และยืดหยุ่นลดการแตกร้าว จึงช่วยยืดอายุการใช้งานของผนังบ้าน
กราฟีนคือคาร์บอนชั้นเดียวที่บางระดับอะตอม แต่แข็งแรงกว่าเหล็ก 200 เท่าและนำความร้อนได้ดีที่สุดในโลก จากวัสดุในห้องทดลอง วันนี้กราฟีนเข้ามาอยู่ในชีวิตประจำวันแล้ว รวมถึงในสีทาบ้านที่ช่วยให้ผนังทนทานยิ่งขึ้น