วัสดุจิ๋วจากธาตุชนิดเดียวกับไส้ดินสออย่าง “วัสดุคาร์บอนนาโน” เป็นวัสดุใหม่ที่มีอนาคตไกล และคาดว่า ในอีก 10 ปีข้างหน้าจะเข้ามาอยู่ในชีวิตประจำของเรามากขึ้น ด้วยคุณสมบัติไม่เล็กที่สามารถนำไปประยุกต์ได้อย่างหลากหลาย ทั้งเพิ่มความแข็งแกร่งให้วัสดุ เปลี่ยนวัสดุให้นำไฟฟ้า แม้เติมผสมวัสดุเพียงเล็กน้อย
ศ.โมริโนบุ เอนโดะ (Prof.Morinobu Endo) อาจารย์ผู้เชี่ยวชาญและมีชื่อเสียงด้านฟิสิกส์และนาโนเทคโนโลยี จากคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยชินชู (Shinshu University) ญี่ปุ่น ได้กล่าวถึง “วัสดุคาร์บอนนาโน” วัสดุที่วงการวิทยาศาสตร์ทั่วโลกต่างศึกษาวิจัยอย่างกว้างขวาง ว่า ในช่วง 10 ปีที่่ผ่านมา มีผลงานวิจัยเกี่ยวกับวัสดุประเภทนี้เพิ่มขึ้นทวีคูณ และวัสดุชนิดที่ได้รับความสนใจมากที่สุดคือ “ท่อคาร์บอนนาโน”
ท่อคาร์บอนนาโนนั้น เป็นวัสดุที่มีอะตอมคาร์บอนเรียงตัวเป็นท่อยาวเพียง 1 มิติ มีขนาดเล็กระดับนาโนเมตร มีน้ำหนักเบาเพราะมีความหนาแน่นต่ำ แต่มีความแข็งแรงทนทานมาก ซึ่ง ศ.เอนโดะ กล่าวว่า ปัจจุบันเทคนิคการผลิตท่อคาร์บอนนาโนที่นิยมใช้กันมาก คือ “วิธีการปลูกสารด้วยไอระเหยเคมี” ซึ่งเป็นการระเหยสารเคมีผ่านเตาร้อน แล้วแตกตัวทำปฏิกิริยากัน ก่อตัวเป็นท่อขึ้นมาจากอนุภาคนาโนของโลหะที่ใช้เป็นตัวกระตุ้นปฏิกิริยาต่างๆ
“วิธีดังกล่าวสามารถผลิตสารวัสดุคาร์บอนนาโนได้ปริมาณมาก และสามารถปรับตัวแปรต่างๆ ในกระบวนการผลิตให้วัสดุคาร์บอนนาโนได้มากมายหลายชนิด ทั้งแบบท่อชั้นเดียว ท่อสองชั้น ท่อหลายชั้น แบบแผ่นอย่างกราฟีน แบบคล้ายหัวหอม แบบท่อต่อกันคล้ายต้นไผ่ ซึ่งแต่ละชนิดจะมีสมบัติทางไฟฟ้า ความต้านทาน ความไวต่อสารเคมีที่แตกต่างกัน เพื่อให้นำไปประยุกต์ใช้ได้ตามความเหมาะสม” ศ.เอนโดะ กล่าว
ทั้งนี้ การใช้งานวัสดุคาร์บอนนาโนอยู่ในระดับที่กำลังเข้าสู่การนำไปสร้างเป็นผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์โดยสามารถประยุกต์ใช้เพื่อผลิตเป็น เซนเซอร์ตรวจวัดก๊าซพิษ วัสดุกักเก็บสารเคมีและไอออน วัสดุกักเก็บไฮโดรเจนเพื่อเป็นเซลล์เชื้อเพลิง ขั้วไฟฟ้าในแบตเตอรีลิเทียมไออน (Li-ion) วัสดุผสมในยางเพื่อเพิ่มความคงทนต่ออุณหภูมิและความดันสูง
อย่างไรก็ตาม ศ.เอนโดะ กล่าวว่า การใช้งานวัสดุคาร์บอนนาโนต้องคำนึงถึงความปลอดภัย การได้รับวัสดุนาโนคาร์บอนเข้าไปในร่างกายมากเกินไปก็สามารถทำให้เกิดอันตรายเช่นเดียวกับสารเคมีอื่นๆ งานวิจัยปัจจุบันได้เริ่มระบุระดับความเข้มข้นสำหรับการใช้งานท่อคาร์บอนนาโนที่จะไม่เป็นอันตราย ซึ่งจะช่วยรับประกันความปลอดภัยการใช้งานท่อคาร์บอนนาโนในอนาคต
ด้าน ดร.สิรพัฒน์ ประโทนเทพ อาจารย์ประจำวิทยาลัยนาโนเทคโนโลยี สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง ให้สัมภาษณ์ทีมข่าววิทยาศาสตร์ ASTV-ผู้จัดการออนไลน์ ว่า อนาคตของวัสดุคาร์บอนนาโนและนั้น น่าจะไปได้สวย ส่วนหนึ่งเพราะสังเคราะห์ง่ายและใช้เพียงนิดเดียวก็เพิ่มประสิทธิภาพได้มาก ซึ่งเขาเองเคยทำวิจัยเติมวัสดุคาร์บอนนาโนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการนำไฟฟ้า และพบว่า ใช้คาร์บอนนาโนน้อยมากเมื่อเทียบกับผงถ่านที่มีใช้ในวงการอุตสาหกรรมอยู่แล้ว
สำหรับตอนนี้ ดร.สิรพัฒน์ กล่าวว่า คาร์บอนนาโนยังอยู่ในขั้นวิจัย แต่คาดว่า การประยุกต์ใช้งานคงใช้เวลาอีกประมาณ 10 ปี โดยการประยุกต์ขั้นแรกจะเป็นวัสดุผสม ซึ่งเริ่มมีผลิตขายเชิงพาณิชย์แล้ว เช่น พลาสติกที่มีความคงทนสูง หรือ ไม้เทนนิส เป็นต้น แต่วัสดุผสมดังกล่าวมีราคาแพงมาก ส่วนงานวิจัยของไทยนั้นมีการประยุกต์ใช้วัสดุคาร์บอนนาโนเพื่อผลิตเป็นเซนเซอร์ตรวจวัดก๊าซพิษในอากาศ โดยติดวัสดุคาร์บอนนาโนไปบนขั้วไฟฟ้า
ทั้งนี้ ศ.เอนโดะ ได้มาบรรยายถึงอนาคตของวัสดุคาร์บอรนาโนระหว่างงานการประชุมฟิสิกส์ไทย ครั้งที่ 7 ซึ่งครั้งนี้จัดขึ้นโดยความร่วมมือระหว่างวิทยาลัยนาโนเทคโนโลยี สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง ระหว่างวันที่ 9-12 พ.ค.55 ณ โรงแรมกรุงศรีริเวอร์ จ.พระนครศรีอยุธยา ภายใต้หัวข้ออดีต ปัจจุบัน และอนาคตของพัฒนาการทางฟิสิกส์
