ทรงพลังดั่งเพชร แต่บางเฉียบไม่น่าเชื่อ

ย้อนกลับไปเมื่อปี 2010 นักฟิสิกส์ชาวรัสเซียสองคน ได้แก่ อังเดรไกม์ และ คอนสแตนติน โนโวเชลอฟได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ เนื่องสามารถผลิตกราฟีนขึ้นมาได้สำเร็จ ซึ่งกราฟีนเป็นองค์ประกอบของกราไฟต์ (คาร์บอน)ที่เราพบเห็นได้ในไส้ดินสอ โดยถ้าเกิดเราทำการแยกกราไฟต์ออกเป็นแผ่นบางๆที่มีความหนาเพียง 1 อะตอมได้ เราจะเรียกสิ่งนั้นใหม่ว่ากราฟีน โดยไส้ดินสอที่มีความหนา 1 มิลลิเมตร จะสามารถผลิตกราฟีนได้มากถึง 3 ล้านชั้น โดยวัสดุที่เรียกว่ากราฟีนนี้มีคุณสมบัติที่น่าทึ่งมากมาย เช่นความสามารถในการนำไฟฟ้าที่ดีกว่าทองแดง ความแข็งแกร่งที่มากกว่าเหล็กกล้าถึง 100 เท่า ทำให้มันถูกประยุกต์ใช้งานอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน

จากการศึกษาของมหาวิทยาลัยนิวยอร์ก พบว่าหากเราทำการนำแผ่นกราฟีนที่มีความหนาเพียง 1 อะตอม (ประมาณ 0.345 นาโมเมตร หรือก็คือ 0.000000345 มิลลิเมตร)มาซ้อนกันจำนวน 2 แผ่น จะทำให้ได้วัสดุที่มีความแข็งแกร่งเทียบเท่ากับเพชรที่อุณหภูมิห้อง (ทั้งกราฟีนและเพชร ต่างเป็นวัสดุที่เกิดจากองค์ประกอบของธาตุคาร์บอน แต่มีการจัดเรียงตัวทางโครงสร้างอะตอมที่แตกต่างกัน เนื่องจากเพชรเป็นคาร์บอนที่ได้รับแรงดันและอุณหภูมิที่สูงภายใต้พื้นโลกทำให้อะตอมของคาร์บอนเกิดการจับตัวกันอย่างแน่นหนาส่งผลให้เพชรมีความแข็งแกร่งมาก) โดยวัสดุที่เกิดจากการนำแผ่นกราฟีน2 แผ่นมาซ้อนกันเป็นแผ่นฟิล์มบางๆดังกล่าว ถูกเรียกว่า Diameneซึ่งมันมีคุณสมบัติพิเศษคือ ในสภาวะปกติแผ่น Diameneจะมีความอ่อนนุ่ม แต่ถ้าหากได้รับแรงกดหรือแรงดันมากระทำ จะทำให้โครงสร้างของ Diameneมีการเปลี่ยนแปลงเพื่อตอบสนองต่อแรงกระทำ ส่งผลให้มันมีความแข็งขึ้นมา ซึ่งสามารถกันได้แม้กระทั่งกระสุนปืน

bulletproof-graphene

โดยสิ่งที่น่าสนใจเกี่ยวกับการค้นพบในครั้งนี้คือ หากเรานำแผ่นกราฟีนเพียงแผ่นเดียวที่มีความหนา 1 อะตอมมาทดสอบภายใต้แรงดันแผ่นกราฟีนดังกล่าวจะยังคงความอ่อนอยู่ แต่ถ้าหากเรานำมาซ้อนกัน 2 แผ่น แล้วให้แรงกระทำที่เท่ากัน กราฟีนจะมีความแข็งเพิ่มขึ้นมาอย่างเห็นได้ชัด เนื่องจากโครงสร้างที่มีลักษณะเป็นแผ่นบางของ 6 เหลี่ยมของ กราฟีนเมื่อได้รับแรงกระทำจะทำให้โครงสร้างของทั้ง 2 แผ่นเกิดการรวมกันขึ้นมาเป็นโครงสร้างที่มีลักษณะคล้ายกับเพชรทำให้มีความแข็งแกร่งที่เพิ่มขึ้นอย่างมหาศาลที่ไม่สามารถเกิดขึ้นได้ด้วยแผ่นกราฟีนเพียงแผ่นเดียว ซึ่งการค้นพบในครั้งนี้นอกจากจะได้พบถึงความมหัศจรรย์ของกราฟีนแล้วยังเป็นการตอกย้ำถึงฉายา “วัสดุมหัศจรรย์” ของมันอีกด้วย เพราะนอกจากสมบัติทางไฟฟ้า ความแข็งแกร่งของมันที่ได้กล่าวถึงไปในข้างต้นที่ทำให้กราฟีนถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในวงการอุตสาหกรรมและหน่วยงานวิจัยแล้วนั้น เรายังสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการผลิตเสื้อเกราะกันกระสุนที่มีน้ำหนักเบาและบางได้อีกด้วย

 

ที่มา http://www.iflscience.com/technology/this-new-graphene-material-called-diamene-turns-harder-than-diamond-when-its-hit-by-a-bullet/
เรียบเรียงโดย @MrVop