Big Project 'กราฟีน' วัสดุมหัศจรรย์เปลี่ยนโลก

2 มิถุนายน 2561 | โดย *ดร.อดิสร  เตือนตรานนท์
7,940

ดร.อดิสร นักเทคโนโลยีจากเนคเทคและผู้เชี่ยวชาญด้านวัสดุมหัศจรรย์เปลี่ยนโลกที่ชื่อ กราฟีน  อัพเดตเทรนด์การพัฒนาวัสดุนี้ในหลายๆ ประเทศ รวมถึงเพื่อนบ้านอย่างสิงคโปร์และมาเลเซียก็มีศูนย์วิจัยกราฟีน

กราฟีน  (Graphene) วัสดุคาร์บอนที่มีโครงสร้าง 2 มิติ นับเป็นวัสดุมหัศจรรย์ที่เปลี่ยนแปลงโลกในหลากหลายด้าน ตั้งแต่ ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ไปจนถึงอวกาศ  ในสหภาพยุโรปมีการจัดตั้งโครงการเรือธงกราฟีน (Graphene flagship project)  ซึ่งเป็นโครงการวิจัยขนาดใหญ่ที่สุดของยุโรปที่ไม่เคยมีมาก่อน  มีเงินสนับสนุนวิจัยสูงถึง 1 พันล้านยูโร หรือประมาณ 40,000 ล้านบาท เป็นระยะเวลาโครงการทั้งสิ้น 10 ปี โดยมีการวิจัยใน 23 ประเทศทั่วยุโรป ในหลากหลายสาขาแบบสหสาขาวิชา เพื่อมุ่งสู่การค้นหาคุณสมบัติใหม่ๆ ของกราฟีน การสังเคราะห์ และนำกราฟีนไปใช้ประโยชน์ในรูปแบบใหม่ๆ  

โครงการเริ่มตั้งแต่ ตุลาคมปี 2013 และจะสิ้นสุดปี 2023   ภายใต้โปรแกรมแกรมสนับสนุนการวิจัย FP7 (The Seventh Framework Program)  และต่อเนื่องไปจนถึงโปรแกรม Horizon 2020  โดยมีการจัดตั้งการวิจัยร่วมระหว่างภาคการศึกษาและภาคอุตสาหกรรมแบบ Consortium  หรือกลุ่มวิจัยร่วม โดยเน้นวิจัยตั้งแต่ต้นน้ำคือการสังเคราะห์กราฟีนให้ได้ทั้งเชิงคุณภาพและปริมาณ และปลายน้ำคือการนำกราฟีนไปใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมจริงในรูปแบบต่างๆ  โดยในปัจจุบันมีองค์กรทั้งภาคเอกชนและมหาวิทยาลัย ร่วมโครงการมากถึง 156 องค์กร โดย 1 ใน 3 ขององค์กรทั้งหมดมาจากภาคอุตสาหกรรม และครึ่งหนึ่งเป็นสถาบันการศึกษารวมทั้งมหาวิทยาลัย มีนักวิจัยร่วมโครงการมากกว่า 1,200 คน นับตั้งแต่เริ่มต้นจนถึงแค่ปี 2016 ก่อนจะเข้าสู่เฟส Horizon 2020 ทั้งโครงการมีผลงานเป็นวารสารวิชาการระดับนานาชาติตีพิมพ์ มากถึง 1,500 ฉบับ  และถูกอ้างอิงมากกว่า 21,000  ครั้ง และทำให้เกิดการจ้างนักศึกษาระดับปริญญาโทและเอกมากกว่า 350 คน มีบริษัทเกิดใหม่ 6 บริษัท เกิดเป็นผลิตภัณฑ์มากถึง 17 ผลิตภัณฑ์ ครอบคลุมตั้งแต่ชิปอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ในยุค 5G เซนเซอร์ แบตเตอรี่ วัสดุคอมพอสิตเสริมแรงยิ่งยวด เซลล์แสงอาทิตย์รูปแบบใหม่ ไปจนถึงยารักษามะเร็ง 

นอกจากความร่วมมือกันในสหภาพยุโรปแล้ว ยังมีความร่วมมือระดับนานาชาติกับประเทศอื่นๆ ทั่วโลก ทั้งสหรัฐอเมริกา และโดยเฉพาะแถบเอเชียเราซึ่งเป็นจักรกลผลักดันอุตสาหกรรมในยุคต่อไป ไม่ว่าจะเป็น ญี่ป่น เกาหลีและจีน แล้วถ้ามาดูประเทศบ้านใกล้เรือนเคียงเราในอาเซียนอย่างสิงคโปร์ก็มีการจัดตั้งศูนย์วิจัยด้านกราฟีน (Graphene research center)  โดยมหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์เป็นแห่งแรกในทวีปเอเชียในปี 2010 ด้วยเงินลงทุน 40 ล้านเหรียญสิงคโปร์ หรือประมาณ 1,000 ล้านบาท โดยเป็นโครงสร้างพื้นฐานของประเทศในการวิจัยและพัฒนาด้านกราฟีน มีห้องปฏิบัติการวิจัยที่ทันสมัยมูลค่าสูงถึง 15 ล้านเหรียญสิงคโปร์ (375 ล้านบาท) 

นอกจากนี้ประเทศมาเลเซียเพื่อนบ้านของเราก็มีโครงการจัดทำแผนปฏิบัติการด้านกราฟีนแห่งชาติ ปี 2020 (National graphene action plan 2020) โดยมุ่งเน้นการวิจัยที่สามารถตอบโจทย์อุตสาหกรรมภายในประเทศของตนได้ เช่น การวิจัยพัฒนาแบตเตอรี่กราฟีนเพื่อตอบโจทย์อุตสาหกรรมยานยนต์ไฟฟ้า การวิจัยพัฒนาสารหล่อลื่นกราฟีนเพื่อตอบโจทย์อุตสาหกรรมขุดเจาะน้ำมัน วัสดุคอมพอสิตกราฟีนยางพาราเพื่อตอบโจทย์อุตสาหกรรมเกษตรยางพาราในประเทศ โดยตั้งเป้าเพิ่มจีดีพีมากกว่า 160,000 ล้านบาท และมีการจ้างงานเพิ่มมากกว่า 9,000 ตำแหน่งภายในปี 2020 

จะเห็นได้ว่า วัสดุมหัศจรรย์กราฟีนนี้สร้างความคึกคักให้แก่วงการวิจัยวัสดุทั่วโลก รวมทั้งของไทยด้วย ครั้งหน้าจะมาเพิ่มเติมเกี่ยวกับศูนย์วิจัยกราฟีนที่ตั้งขึ้นทั่วโลก และพี่ใหญ่อย่างจีนที่กำลังจะเป็นมหาอำนาจด้านกราฟีนและความเป็นไปได้ในการจัดตั้งศูนย์วิจัยกราฟีนของไทยในตอนต่อไปครับ

บทความโดย *ดร.อดิสร  เตือนตรานนท์ ผู้อำนวยการหน่วยวิจัย ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ


* หมายเหตุเพิ่มเติม กราฟีนเป็นวัสดุมหัศจรรย์ใหม่ล่าสุดที่ประกอบด้วยชั้นของคาร์บอนอะตอมที่หนาเพียง 1 ชั้น มีลักษณะเป็นแผ่นที่มีโครงสร้าง 2 มิติเหมือนตาข่ายรูปหกเหลี่ยมคล้ายรังผึ้ง โดยมีความหนาเท่ากับความหนาของคาร์บอนเพียงอะตอมเดียว หรือประมาณ 0.34 นาโนเมตร  กราฟีนมีคุณสมบัติที่น่าทึ่งหลายอย่าง เช่น เป็นวัสดุที่แข็งแรงกว่าเหล็กกล้าหลายร้อยเท่าและแม้แต่เพชร สามารถยืดหยุ่นได้ถึงร้อยละ 20 สามารถนำไฟฟ้าได้ดีกว่าทองแดงหลายเท่า และยังใสโปร่งแสง นอกจากนี้อิเล็กตรอนที่อยู่บนโครงสร้างของแผ่นกราฟีน สามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเกือบเท่ากับแสง คาดหวังว่ากราฟีนจะเปลี่ยนโฉมหน้าของวงจรอิเล็กทรอนิกส์ในอนาคต 


กราฟีนถูกค้นพบเมื่อปี 2004 โดยสองนักฟิสิกส์ชาวรัสเซียรางวัลโนเบลในปีนี้ ได้แก่ Dr. Andre Geim และ Dr. Konstantin Novoselov จากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ ผู้ได้ทำการทดลองและค้นพบความมหัศจรรย์ของกราฟีน จนทำให้มันได้รับความสนใจจากนักวิจัยทั่วโลกอย่างมาก กราฟีนมีศักยภาพสูงที่จะนำมาใช้งานได้ตั้งแต่เอาไปผสมในวัสดุอื่นๆ เพื่อเพิ่มการนำไฟฟ้าและเพิ่มความแข็งแรงให้กับวัสดุพอลิเมอร์หรือพลาสติก เช่น นำไปใช้ผสมในวัสดุทำขั้วไฟฟ้าอิเล็กโทรดสำหรับจอภาพแบบสัมผัสหรือจอภาพแบบม้วนงอได้ สร้างเป็นเซ็นเซอร์ที่มีความไวพิเศษ จนกระทั้งนำไปสร้างนาโนทรานซิสเตอร์ที่เล็กได้ถึง 10 นาโนเมตร และมีความเร็วถึง 100 GHz 

แชร์ข่าว :
Tags:

ข่าวที่เกี่ยวข้อง