Graphene Oxide: นวัตกรรมนาโนสำหรับการผลิตแบตเตอรี่และวัสดุใสอย่างคริสตัล!

Graphene oxide, หรือที่เรียกกันสั้นๆ ว่า GO, คือหนึ่งในนาโนเมเทอเรียลที่น่าสนใจและมีศักยภาพสูงสุดในปัจจุบัน เป็นวัสดุชนิด 2 มิติ ที่ได้มาจากการออกซิไดซ์ graphene ซึ่งเป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติโดดเด่นในด้านความแข็งแรง ความนำไฟฟ้า และความโปร่งใส

แต่ GO นั้นเหนือกว่า graphene ในหลายๆ ด้าน เนื่องจากโครงสร้างของมันมีกลุ่มฟังก์ชัน ऑกซิเจนที่เพิ่มขึ้น ทำให้ GO สามารถละลายน้ำได้ มีสมบัติเชิงเคมีที่หลากหลาย และสามารถปรับแต่งคุณสมบัติตามความต้องการได้

คุณสมบัติเด่นของ Graphene Oxide

GO มีคุณสมบัติที่โดดเด่นมากมาย ซึ่งทำให้มันเป็นวัสดุที่มีประโยชน์ในหลากหลายอุตสาหกรรม

• พื้นที่ผิวสูง: GO มีพื้นที่ผิวต่อหน่วยมวลสูงมาก ทำให้เหมาะสำหรับการดูดซับโมเลกุลต่างๆ เช่น การกรองน้ำ, การกำจัดมลพิษ, และการทำตัวเร่งปฏิกิริยา
• ความแข็งแรงสูง: แม้ว่า GO จะบางกว่ากระดาษ แต่ก็มีความแข็งแรงที่เหนือชั้นเมื่อเทียบกับวัสดุอื่นๆ ในระดับนาโน
• ความนำไฟฟ้า: GO เป็นวัสดุตัวนำไฟฟ้าที่ดี และสามารถใช้ในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น เซ็นเซอร์, แบตเตอรี่, และเซลล์สุริยะ
• ความโปร่งใส: GO สามารถทำเป็นฟิล์มบางโปร่งใส ที่มีความยืดหยุ่นสูง ซึ่งเหมาะสำหรับการผลิตหน้าจอสัมผัส, โซลาร์เซลล์, และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ

การประยุกต์ Graphene Oxide

ด้วยคุณสมบัติที่โดดเด่น GO จึงถูกนำมาประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมหลากหลาย

• แบตเตอรี่: GO สามารถใช้เป็นอิเล็กโทรดในแบตเตอรี่ได้ เนื่องจากมีความสามารถในการขนส่งอิเล็กตรอนที่ดี และพื้นที่ผิวสูง ทำให้แบตเตอรี่มีประสิทธิภาพและความจุที่สูงขึ้น

• ตัวกรองน้ำ: GO สามารถนำมาใช้ทำตัวกรองน้ำเพื่อกำจัดมลพิษ เช่น โลหะหนัก, แบคทีเรีย, และไวรัส

• วัสดุใส: GO สามารถสร้างเป็นฟิล์มบางโปร่งใสที่ยืดหยุ่นได้ ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตหน้าจอสัมผัส, โซลาร์เซลล์, และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ

• เซ็นเซอร์: GO สามารถนำมาใช้ทำเซ็นเซอร์เพื่อตรวจจับก๊าซ, สารเคมี, และความชื้น

• ยาสารพัด: Graphene oxide เป็นวัสดุที่ถูกนำมาใช้ในการวิจัยและพัฒนายา

การผลิต Graphene Oxide

GO สามารถผลิตได้จาก graphene โดยวิธีการออกซิไดซ์ ซึ่งเป็นกระบวนการ chemically modification โดยทั่วไปจะใช้วิธี Hummers method ซึ่งเป็นวิธีที่นิยมใช้กันมากที่สุด

• Hummers Method: กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการใช้กรดกำมะถันเข้มข้น, กรดไนตริก และเพอร์มันแกเนทเพื่อออกซิไดซ์ graphene
• Modified Hummers method: มีการปรับปรุงวิธี Hummers method เพื่อลดความเป็นพิษของกระบวนการและเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิต GO

ความปลอดภัยของ Graphene Oxide

GO ถูกจัดว่าเป็นวัสดุที่มีความปลอดภัยค่อนข้างสูง เมื่อเทียบกับวัสดุนาโนอื่นๆ

อย่างไรก็ตาม การศึกษาผลกระทบต่อสุขภาพระยะยาวของ GO ยังคงมีอยู่น้อย และจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อประเมินความปลอดภัยอย่างครอบคลุม

ตารางเปรียบเทียบคุณสมบัติ Graphene Oxide กับ Graphene:

Graphene oxide เป็นนาโนเมเทอเรียลที่มีศักยภาพสูงและมีการประยุกต์ใช้ที่หลากหลาย ในอนาคตเราจะเห็นการพัฒนา GO และการนำมาใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ มากขึ้นอย่างแน่นอน

บทสรุป

Graphene oxide เป็นนาโนเมเทอเรียลที่น่าสนใจ มีคุณสมบัติเด่นหลายด้าน และมีศักยภาพในการปฏิวัติอุตสาหกรรมต่างๆ GO เป็นตัวอย่างที่แสดงให้เห็นถึงความก้าวหน้าของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในระดับนาโน