
ในโลกของวิศวกรรมและเทคโนโลยีขั้นสูง วัสดุที่เรียกว่า “นาโนคาร์บอนทิวบ์” (Nanotubes) กำลังได้รับความสนใจอย่างมาก จากคุณสมบัติพิเศษที่เหนือกว่าวัสดุทั่วไป นาโนคาร์บอนทิวบ์ เป็นโครงสร้างทรงกระบอกขนาดเล็กประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนเรียงตัวกันเป็นแผ่น hexagonal lattice ทยอยพันกันเป็นหลอด
นาโนคาร์บอนทิวบ์มีหลายชนิดขึ้นอยู่กับจำนวนชั้นของกราฟีนที่ใช้ในการสร้าง และวิธีการพันกันของกราฟีน การจัดเรียงนี้ทำให้เกิดความแข็งแรงที่น่าทึ่ง (stronger than steel) ซึ่งถือเป็นจุดเด่นของนาโนคาร์บอนทิวบ์
นอกจากความแข็งแรงแล้ว นาโนคาร์บอนทิวบ์ยังมีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าและความร้อนได้ดีเยี่ยม นี่เป็นเพราะโครงสร้างของอะตอมคาร์บอนที่เรียงตัวกันอย่างเป็นระเบียบ และอิเล็กตรอนสามารถเคลื่อนที่ไปมาได้อย่างรวดเร็ว
การใช้งานนาโนคาร์บอนทิวบ์ในอุตสาหกรรม
ด้วยคุณสมบัติพิเศษเหล่านี้ นาโนคาร์บอนทิวบ์จึงถูกนำไปใช้ในหลากหลายอุตสาหกรรม
-
อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์: นาโนคาร์บอนทิวบ์ถูกใช้ในการผลิตทรานซิสเตอร์ขนาดเล็ก, เซ็นเซอร์ที่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อม, และหน้าจอแสดงผลแบบยืดหยุ่น
-
อุตสาหกรรมการบินและอวกาศ: นาโนคาร์บอนทิวบ์สามารถนำมาใช้เพื่อสร้างวัสดุผสม (composites) ที่มีความแข็งแรงสูงแต่เบา จึงเหมาะสำหรับการผลิตชิ้นส่วนของเครื่องบิน, อวกาศยาน และดาวเทียม
-
อุตสาหกรรมพลังงาน: นาโนคาร์บอนทิวบ์สามารถใช้ในการผลิตเซลล์สุริยะที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น, แบตเตอรี่ที่ให้ความจุมากขึ้น, และตัวเก็บประจุ (supercapacitors) ที่สามารถชาร์จและปล่อยกระแสไฟฟ้าได้อย่างรวดเร็ว
-
อุตสาหกรรมยา: นาโนคาร์บอนทิวบ์ถูกนำมาใช้ในการพัฒนายาขนส่ง (drug delivery) ที่สามารถนำยานเข้าสู่เซลล์มะเร็งได้โดยตรง ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของการรักษา
การผลิตนาโนคาร์บอนทิวบ์
การผลิตนาโนคาร์บอนทิวบ์มีหลายวิธี แต่หลักๆแล้วจะแบ่งเป็น 2 วิธี:
- Arc Discharge: วิธีนี้ใช้กระแสไฟฟ้าสูงเพื่อทำให้กราไฟท์ (graphite) ก่อตัวเป็นพลาสมา ซึ่งจะทำให้เกิดนาโนคาร์บอนทิวบ์
- Chemical Vapor Deposition (CVD): วิธีนี้ใช้แก๊สที่ประกอบด้วยคาร์บอน เช่น methane, ethylene, หรือ acetylene ถูกส่งผ่านไปบนพื้นผิววัสดุตัวเร่งปฏิกิริยา (catalyst) ที่ความร้อนสูง
วิธี CVD ได้รับความนิยมมากขึ้น เนื่องจากสามารถควบคุมขนาดและโครงสร้างของนาโนคาร์บอนทิวบ์ได้ดีกว่า และมีค่าใช้จ่ายในการผลิตต่ำกว่าวิธี Arc Discharge
วิธีการผลิต | ข้อดี | ข้อเสีย |
---|---|---|
Arc Discharge | - สามารถผลิตนาโนคาร์บอนทิวบ์คุณภาพสูงได้ | - ค่าใช้จ่ายในการผลิตสูง |
Chemical Vapor Deposition (CVD) | - ควบคุมขนาดและโครงสร้างของนาโนคาร์บอนทิวบ์ได้ดี | - อาจต้องใช้อุปกรณ์ที่ซับซ้อน |
อนาคตของนาโนคาร์บอนทิวบ์
นาโนคาร์บอนทิวบ์ ถือเป็นวัสดุที่มีศักยภาพสูงในการปฏิวัติอุตสาหกรรมและเทคโนโลยีในอนาคต นักวิจัยกำลังพัฒนาวิธีการผลิตที่ใหม่และมีประสิทธิภาพมากขึ้น และก็ยังคงค้นคว้าเพื่อหาคุณสมบัติพิเศษของนาโนคาร์บอนทิวบ์ ที่อาจนำไปใช้ใน
-
อุตสาหกรรมสิ่งแวดล้อม: นาโนคาร์บอนทิวบ์สามารถนำมาใช้ในการทำฟิลเตอร์กรองน้ำและอากาศ, Sensorตรวจจับมลพิษ, และวัสดุดูดซับ CO2
-
อุตสาหกรรมการแพทย์: นอกจากการขนส่งยาแล้ว นาโนคาร์บอนทิวบ์ ยังสามารถนำมาใช้ในการทำ Bio-sensor ตรวจวินิจฉัยโรค, วัสดุสำหรับกระดูกเทียม และ Scaffold cell growth
ไม่ต้องสงสัยเลยว่านาโนคาร์บอนทิวบ์ จะเป็นหนึ่งในวัสดุที่สำคัญที่สุดของศตวรรษนี้ และจะนำไปสู่การเกิดขึ้นของเทคโนโลยีและนวัตกรรมใหม่ๆ ที่จะเปลี่ยนแปลงโลกของเรา.