Graphene Oxide: นวัตกรรมการเพิ่มประสิทธิภาพในวงจรอิเล็กทรอนิกส์และการบำบัดน้ำ!!

Graphene oxide, หรือ GO, เป็นหนึ่งในสมาชิกที่โดดเด่นของตระกูลナノเมเทเรียล ที่ได้รับความสนใจอย่างมากจากนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรทั่วโลก นับตั้งแต่ถูกค้นพบครั้งแรกในปี 2004 Graphene oxide ได้พิสูจน์ตัวเองว่าเป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติโดดเด่น และมีความหลากหลายในการประยุกต์ใช้

ต้นกำเนิดของความมหัศจรรย์: โครงสร้างและคุณสมบัติที่น่าทึ่ง

Graphene oxide เกิดจากการออกซิไดซ์ graphene ซึ่งเป็นวัสดุที่มีความแข็งแรงมากที่สุดเท่าที่เคยค้นพบ การเติมกลุ่มออกซิเจนเข้าไปในโครงสร้างของ graphene จะทำให้เกิด functional groups เช่น hydroxyl, epoxy และ carboxyl

การปรากฏตัวของ functional groups นี้ ทำให้ graphene oxide มีคุณสมบัติใหม่ๆ ที่น่าสนใจ เช่น

• ความสามารถในการละลายน้ำ: ข้อดีอย่างยิ่งเมื่อเทียบกับ graphene ซึ่งไม่ละลายน้ำ

• ความสามารถในการทำปฏิกิริยา: Functional groups ช่วยให้ graphene oxide สามารถทำปฏิกิริยากับโมเลกุลอื่นๆ ได้ง่ายขึ้น

• คุณสมบัติทางไฟฟ้า: แม้ว่า graphene oxide จะมีค่าการนำไฟฟ้าต่ำกว่า graphene แต่ก็ยังคงเป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดี

Graphene Oxide: ผู้ช่วยในอุตสาหกรรมหลากหลาย

ด้วยคุณสมบัติที่โดดเด่น Graphene oxide จึงถูกนำไปใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมต่างๆ มากมาย เช่น

• วงจรอิเล็กทรอนิกส์:

Graphene oxide สามารถนำมาใช้เป็น electrodes ในแบตเตอรี่, supercapacitors และเซลล์สุริยะ เนื่องจากมีความสามารถในการนำไฟฟ้าที่ดี

• การบำบัดน้ำ: Graphene oxide มีพื้นที่ผิวที่กว้างและสามารถดูดซับสิ่งสกปรกได้ดี จึงถูกนำมาใช้เป็นตัวกรองในการขจัดมลพิษในน้ำ

• วัสดุ复合:

Graphene oxide สามารถผสมกับพอลิเมอร์อื่นๆ เพื่อสร้างวัสดุ composite ที่มีความแข็งแรงและทนทานมากขึ้น

การผลิต Graphene Oxide: จากlab scale ไปสู่ Mass Production

มีหลายวิธีในการผลิต graphene oxide โดยวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือ Hummers’ method

• ขั้นตอนแรก: Graphite จะถูกทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟูริกเข้มข้น (H2SO4) และกรดไนตริก (HNO3) ซึ่งจะทำให้เกิดการออกซิไดซ์
• ขั้นตอนที่สอง: หลังจากนั้น Graphite Oxide จะถูกแยกออกมาด้วยการเทลงในน้ำ
• ขั้นตอนสุดท้าย: Graphite Oxide จะถูก ultrasonication เพื่อให้เกิด graphene oxide

นอกจาก Hummers’ method แล้ว ยังมีวิธีการผลิต graphene oxide อื่นๆ ที่กำลังถูกพัฒนาอยู่ เช่น electrochemical oxidation และ chemical vapor deposition

อนาคตสดใส: Graphene Oxide และนวัตกรรมในยุคหน้า

Graphene oxide เป็นวัสดุที่มีศักยภาพอย่างมาก และคาดว่าจะถูกนำมาใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมต่างๆ มากขึ้นในอนาคต

การวิจัยและพัฒนาในด้านนี้ยังคงดำเนินต่อไป เพื่อที่จะปรับปรุงคุณสมบัติของ graphene oxide และค้นหาแอพลิเคชั่นใหม่ๆ