การเตรียมและการประยุกต์ใช้จริงของกราไฟท์ขยาย

กราไฟต์ขยายตัว หรือที่รู้จักกันในชื่อกราไฟต์แบบยืดหยุ่น หรือกราไฟต์แบบหนอน เป็นวัสดุคาร์บอนชนิดใหม่ กราไฟต์ขยายตัวมีข้อดีหลายประการ เช่น พื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่ กิจกรรมพื้นผิวสูง ความเสถียรทางเคมีที่ดี และความทนทานต่ออุณหภูมิสูง กระบวนการเตรียมกราไฟต์ขยายตัวที่นิยมใช้กันคือการใช้กราไฟต์เกล็ดธรรมชาติเป็นวัสดุ โดยเริ่มจากการสร้างกราไฟต์ที่ขยายตัวได้ผ่านกระบวนการออกซิเดชัน แล้วจึงขยายเป็นกราไฟต์ขยายตัว บรรณาธิการของ Furuite Graphite ต่อไปนี้จะอธิบายการเตรียมและการใช้งานกราไฟต์ขยายตัวในทางปฏิบัติ:
1. วิธีการเตรียมกราไฟท์ขยายตัว
กราไฟต์ที่ขยายตัวส่วนใหญ่ใช้วิธีออกซิเดชันทางเคมีและออกซิเดชันทางเคมีไฟฟ้า วิธีการออกซิเดชันทางเคมีแบบดั้งเดิมนั้นใช้งานง่ายและมีคุณภาพคงที่ แต่มีปัญหาต่างๆ เช่น การสูญเสียสารละลายกรดและปริมาณกำมะถันในผลิตภัณฑ์สูง วิธีการออกซิเดชันทางเคมีไฟฟ้าไม่ใช้สารออกซิไดซ์ สารละลายกรดสามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้หลายครั้ง ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมน้อยและมีต้นทุนต่ำ แต่ให้ผลผลิตต่ำ และความต้องการวัสดุอิเล็กโทรดค่อนข้างสูง ปัจจุบันยังจำกัดอยู่แค่การวิจัยในห้องปฏิบัติการเท่านั้น นอกจากวิธีการออกซิเดชันที่แตกต่างกันแล้ว การบำบัดหลังกระบวนการ เช่น การกำจัดกรด การล้างด้วยน้ำ และการทำให้แห้ง ทั้งสองวิธีนี้ก็เหมือนกัน ในบรรดาวิธีการเหล่านี้ วิธีการออกซิเดชันทางเคมีเป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด และเทคโนโลยีนี้ได้รับการพัฒนาจนเป็นที่ยอมรับและนำไปใช้ในอุตสาหกรรมอย่างกว้างขวาง
2. สาขาการประยุกต์ใช้งานจริงของกราไฟท์ขยาย
1. การประยุกต์ใช้วัสดุทางการแพทย์
ผ้าพันแผลทางการแพทย์ที่ทำจากกราไฟต์ขยายตัวสามารถใช้แทนผ้าก๊อซแบบดั้งเดิมได้ เนื่องจากมีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมหลายประการ
2. การประยุกต์ใช้วัสดุทางทหาร
การบดกราไฟต์ขยายตัวให้เป็นผงไมโครมีคุณสมบัติในการกระเจิงและการดูดซับคลื่นอินฟราเรดได้ดี และการทำให้ผงไมโครเป็นวัสดุป้องกันอินฟราเรดที่ยอดเยี่ยมมีบทบาทสำคัญในการเผชิญหน้าทางออปโตอิเล็กทรอนิกส์ในสงครามสมัยใหม่
3. การประยุกต์ใช้วัสดุป้องกันสิ่งแวดล้อม
เนื่องจากกราไฟต์ขยายตัวมีคุณลักษณะของความหนาแน่นต่ำ ปลอดสารพิษ ไม่ก่อมลพิษ ง่ายต่อการจัดการ และอื่นๆ และยังมีการดูดซับที่ยอดเยี่ยม จึงมีการใช้งานที่หลากหลายในด้านการปกป้องสิ่งแวดล้อม
4. วัสดุชีวการแพทย์
วัสดุคาร์บอนมีความเข้ากันได้ดีเยี่ยมกับร่างกายมนุษย์และเป็นวัสดุชีวการแพทย์ที่ดี ในฐานะวัสดุคาร์บอนชนิดใหม่ วัสดุกราไฟต์ที่ขยายตัวมีคุณสมบัติการดูดซับโมเลกุลขนาดใหญ่ทั้งทางอินทรีย์และชีวภาพได้อย่างดีเยี่ยม และมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดี ปลอดสารพิษ ไม่มีรส ไม่มีผลข้างเคียง และมีโอกาสนำไปประยุกต์ใช้ในวัสดุชีวการแพทย์ได้หลากหลาย
วัสดุกราไฟต์ขยายตัวสามารถขยายตัวได้ 150-300 เท่าทันทีเมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิสูง โดยเปลี่ยนจากแผ่นแกรไฟต์เป็นแผ่นแกรไฟต์รูปหนอน ส่งผลให้โครงสร้างหลวม มีรูพรุนและโค้งงอ พื้นที่ผิวเพิ่มขึ้น พลังงานพื้นผิวเพิ่มขึ้น และความสามารถในการดูดซับแกรไฟต์แบบแผ่นแกรไฟต์รูปหนอนสามารถประกอบเองได้ ทำให้วัสดุนี้มีคุณสมบัติในการหน่วงไฟ ปิดผนึก และดูดซับ ฯลฯ และสามารถใช้งานได้หลากหลายในสาขาต่างๆ เช่น ด้านการดำรงชีวิต การทหาร การปกป้องสิ่งแวดล้อม และอุตสาหกรรมเคมี