ปรับปรุงสมบัติความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กสเตนเลสโดยการเคลือบผิวด้วยแกรฟีนและสารผสมแกรฟีนสำหรับประยุกต์ใช้เป็นแผ่นขั้วไฟฟ้าในเซลล์เชื้อเพลิง แบตเตอรี่และตัวเก็บประจุยิ่งยวด

Abstract

โครงการวิจัยนี้ศึกษาการปรับปรุงสมบัติความต้านทานการกัดกร่อนและการนำไฟฟ้าของเหล็กสเตนเลสโดยการเคลือบผิวด้วยแกรฟีนและสารผสมแกรฟีนสำหรับประยุกต์ใช้เป็นแผ่นขั้วไฟฟ้า โดยการเคลือบแกรฟีนและโลหะไทเทเนียมจะใช้วิธีการเคลือบผิวด้วยไอเคมีและวิธีสปัตเตอริ่ง ตามลำดับ ซึ่งผลการวิจัยพบว่าการเคลือบผิวด้วยแกรฟีนคุณภาพสูงสามารถช่วยปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนและการนำไฟฟ้าของเหล็กสเตนเลสได้อย่างมาก โดยพบว่าเหล็กสเตนเลสที่ผ่านการเคลือบผิวด้วยแกรฟีนจะมีความต้านทานการกัดกร่อนและการนำไฟฟ้าเพิ่มขึ้นสูงสุด 94.92% และ 12.36% ตามลำดับ ยิ่งไปกว่านั้นการเคลือบแกรฟีน ยังสามารถเพิ่มความแข็งของพื้นผิวเหล็กสเตนเลสจาก 1.4 GPa เป็น 20.83 GPa นอกจากนี้ทีมวิจัยยังได้ทำการศึกษาต้นทุนที่ใช้ในการปลูกแกรฟีนบนเหล็กสเตนเลสด้วย ซึ่งพบว่าการปลูกแกรฟีนคุณภาพสูงบนเหล็กสเตนเลสนั้นใช้ต้นทุนที่ต่ำมาก จึงเหมาะที่จะนำมาประยุกต์ใช้เป็นขั้วไฟฟ้าเพื่อพัฒนาอุปกรณ์อิเล็คทรอนิคต่าง ๆ เช่น แบตเตอร์ ตัวเก็บประจุยิ่งยวดและเซลล์เชื้อเพลิง เป็นต้น In this report, the improvements of corrosion resistance and electrical conductivity of stainless steel by coating graphene and graphene composites for platelike electrode are studied. The stainless steel is coated by graphene and titanium using chemical vapor deposition and sputtering, respectively. The results show that the growth of high quality graphene on stainless steel can obviously improve the corrosion resistance and electrical conductivity of stainless steel. The corrosion resistance and electrical conductivity of graphene-coated stainless steel increase 94.92% and 1236%, respectively. Moreover, the growth of graphene on stainless steel can increase the surface hardness of stainless steel from 1.4 GPa to 20.83 GPa. In addition, we found that the cost for the growth of high quality graphene on stain steel is very low. Therefore, it can apply for electrodes to develop electronic device such as battery, supercapacitor, fuel cell and so on.