นับตั้งแต่การปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งที่ 1 ในช่วงปี ค.ศ. 1760 หรือเมื่อราว ๆ 259 ปีก่อน ที่เราเปลี่ยนจากแรงงานคนและสัตว์มาเป็น “เครื่องจักรไอน้ำ” และใช้ถ่านหินเป็นพลังงานทางการผลิต การปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งที่ 2 ที่ไฟฟ้า ก๊าซและน้ำมัน เข้ามามีบทบาทในการผลิตมากขึ้น การปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งที่ 3 สิ่งสำคัญที่เกิดขึ้นในยุคนี้คือ “คอมพิวเตอร์” คอมพิวเตอร์เครื่องแรกเกิดขึ้นในปี ค.ศ.1946
ที่เกริ่นนำข้างต้นนั้น ในทุกการเปลี่ยนแปลงของวงการอุตสาหกรรม จะมีวัสดุใหม่ ๆ เทคโนโลยีใหม่ ๆ นวัตกรรมเจ๋ง ๆ ที่เข้ามามีบทบาททุกยุคทุกสมัย เพื่อช่วยให้ทุกการผลิตหรือการเคลื่อนตัวของเศรษฐกิจมีความลื่นไหลมากขึ้น
ในขณะที่เวลาก้าวเดินอยู่ตลอดเวลา นักวิทยาศาสตร์ก็ไม่ได้หยุดที่จะพัฒนาเลยแม้แต่วินาทีเดียว เราอาจจะจำภาพที่นีล อาร์มสตรอง เหยียบดวงจันทร์ครั้งแรกไม่ได้ แต่สิ่งประดิษฐ์เหล่านี้ คือเครื่องบ่งบอกการพัฒนาอย่างขีดสุดของวิทยาศาสตร์
เมื่อ 9 ปีก่อน รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปี 2010 ถูกมอบให้กับสองนักฟิสิกส์ชาวรัสเซียนาม อังเดร ไกม์ (Andre Geim) และ คอนสแตนติน โนโวเซลอฟ (Konstantin Novoselov) ผู้สังเคราะห์กราฟีนได้สำเร็จ เหตุที่ทั้งสองได้รางวัลโนเบลเพราะกราฟีนนั้นสังเคราะห์ยากเสียจนนักฟิสิกส์ยุคก่อน ๆ ถอดใจ และนักฟิสิกส์หลายคนเชื่อว่ามันไม่มีทางสังเคราะห์ได้ ก็จะไม่ยากได้อย่างไรในเมื่อกราฟีนแต่ละแผ่นนั้นบางเฉียบ ต้องใช้กราฟีนซ้อนกันราว 3 ล้านชั้นจึงจะได้ไส้ดินสอที่หนาเพียง 1 มม. เท่านั้น
ลองนึกภาพวัสดุที่เบาเหมือนแผ่นฟอยล์ห่อหุ้มอาหาร แต่แข็งแกร่งพอที่จะหยุดกระสุนปืนเอาไว้ได้ แค่ได้ฟังก็มองว่าเป็นเรื่องตลกแล้ว แต่ปัจจุบันมันสามารถทำได้ด้วยเจ้า กราฟีน นั้นแหละ
เรามาทำความรู้จักเจ้าวัสดุนี้กันสักหน่อย กราฟีน เป็นผลึก 2 มิติของคาร์บอนบริสุทธิ์ มีความหนาหนึ่งอะตอม มีโครงสร้างแบบเรขาคณิต และคุณสมบัติที่พิเศษสุด คือมีความแข็งแรงกว่าเหล็กกล้าที่มีความหนาเท่ากันถึงหนึ่งร้อยเท่า นอกจากนี้ ยังเป็นตัวนำความร้อนและกระแสไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ และเป็นวัสดุที่เกือบจะโปร่งแสงด้วย
ด้วยคุณสมบัติสุดมหัศจรรย์ของมัน จึงทำให้นักวิทยาศาสตร์หลาย ๆ คน ยอมรับและยกให้มันเป็น วัสดุแห่งศตวรรษที่ 21 แต่ ไม่ใช่ทุกความ Perfect จะไร้ข้อผิดพลาดนะ ปัญหาใหญ่ของ กราฟีน ขณะนี้คือการม้วนตัวหรือการเข้าเกาะตัวกับวัตถุอื่นซึ่งเกิดขึ้นได้ง่าย และนักวิจัยกำลังพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตแผ่นหรือชั้นของ Graphene ที่มีความกว้างและไม่เกาะตัวเข้ากับสิ่งอื่น ๆ ซึ่งหากค้นพบแนวทางการแก้ไขปัญหาไดสำเร็จ ก็จะทำให้เรามีโอกาสนำ กราฟีน ไปใช้ในอุปกรณ์ต่าง ๆ ตั้งแต่จอโทรศัพท์สมาร์ทโฟน แบตเตอรี่ ไปจนถึงเสารับ-ส่งสัญญาณวิทยุในอุปกรณ์ขนาดเล็กจิ๋ว เป็นต้น
ด้วยคุณสมบัติพิเศษต่าง ๆ ดังกล่าวข้างต้น กราฟีนจึงมีศักยภาพเชิงประยุกต์ด้านอุตสาหกรรมที่สูงมาก หลาย ๆ บริษัทหรือองค์กรจึงนำ กราฟีนไปใช้เช่น
องค์กรป้องกันประเทศแห่งสหภาพยุโรป (European Defense Agency หรือ EDA) ได้ประชุมกันเพื่อมองหาการนำวัสดุกราฟีนไปใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมป้องกันประเทศในสหภาพยุโรป เช่น การนำมาเคลือบบนผิวเครื่องบินขับไล่ทำให้สามารถลดการสะท้อนสัญญาณเรดาร์ได้ ทำให้เรดาร์มองไม่เห็น, การนำกราฟีนมาใช้ในเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิที่ติดอยู่บนหมวกทหาร เพื่อมองเห็นในเวลากลางคืน
บริษัท Vittoria ซึ่งเป็นผู้ผลิตยางล้อจักรยานชั้นนำของโลกสัญชาติอิตาลี เป็นผู้บุกเบิกในการนำกราฟีนมาใช้ในอุตสาหกรรมรถจักรยาน โดยกราฟีนซึ่งบางมากจะเข้าไปแทรกอยูในช่องว่างระหว่างโมเลกุลของยาง ซึ่งจะทำให้ยางล้อมีสมรรถนะดีขึ้น ช่วยให้การขับขี่จักรยานมีประสิทธิภาพสูงขึ้นในหลายแง่ เช่น การทำระยะทาง (mileage), การทำความเร็ว (speed), การรักษาความดันลมยาง (air retention), การยึดเกาะถนนเปียก (grip) และความทนทานต่อการทะลุ (cut resistance)
ยิ่งนักวิจัยค้นคว้าและเข้าใจกราฟีนได้ลึกซึ้งมากขึ้น ในอนาคตกราฟีนก็อาจจะมีราคาที่ถูกลง แนวทางการใช้ประโยชน์จากกราฟีนก็จะยิ่งเปิดกว้างและหลากหลาย การใช้ในระดับครัวเรือนก็อาจเกิดขึ้นได้ในอนาคต
อ้างอิงข้อมูลจาก
https://www.knowablemagazine.org/article/technology/2019/graphene-2d-materials
http://thep-center.org/src2/views/daily-life.php?article_id=30
