Diamond-like Carbon: คำตอบสำหรับความแข็งแกร่งและการเสียดสีต่ำในอุตสาหกรรม?

Diamond-like Carbon หรือ DLC เป็นวัสดุวิศวกรรมพิเศษที่ดึงดูดความสนใจของนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรมาอย่างยาวนาน ด้วยคุณสมบัติที่โดดเด่นคล้ายเพชร ทำให้ DLC ได้รับการยกย่องว่าเป็น “เพชรเทียม” ซึ่งนำไปสู่การประยุกต์ใช้ในหลากหลายอุตสาหกรรม

DLC คืออะไร?

Diamond-like Carbon เป็นวัสดุคาร์บอนที่ผ่านกระบวนการสะสมบนผิวของวัสดุอื่น (Substrate) โดยมีโครงสร้างอะตอมคล้ายเพชร ซึ่งทำให้ DLC มีความแข็งสูง แข็งกว่าเหล็กถึง 10 เท่าและมีความทนทานต่อการสึกหรอ

คุณสมบัติโดดเด่นของ DLC

DLC โดดเด่นด้วยคุณสมบัติที่น่าสนใจหลายประการ:

• ความแข็ง: DLC มีค่าความแข็ง (Hardness) สูงมาก ซึ่งใกล้เคียงกับเพชร ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการความทนทานต่อการขีดข่วน

• ความทนทานต่อการสึกหรอ: DLC ทนทานต่อการเสียดสีและการสึกหรออย่างยอดเยี่ยม ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานของเครื่องจักรและชิ้นส่วน

• สัมประสิทธิ์การเสียดสีต่ำ: DLC มีค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสี (Friction coefficient) ต่ำ ทำให้เกิดการขัดกันน้อยลง ช่วยลดความร้อนและการสึกหรอ

• คุณสมบัติที่เป็นฉนวน: DLC เป็นวัสดุฉนวนที่ดี ซึ่งช่วยป้องกันกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน

• ความทนทานต่อสารเคมี: DLC ทนต่อการโจมตีของสารเคมีหลายชนิด

การประยุกต์ใช้ DLC ในอุตสาหกรรม

ด้วยคุณสมบัติที่โดดเด่น DLC จึงถูกนำไปใช้ในหลากหลายอุตสาหกรรม:

• เครื่องมือตัด: DLC ถูกเคลือบลงบนใบมีดของเครื่องจักรตัด เช่น คัตเตอร์ (cutter) และสว่าน (drill) เพื่อเพิ่มความคมและอายุการใช้งาน
• ชิ้นส่วนเครื่องยนต์: DLC ถูกใช้ในการเคลือบชิ้นส่วนเครื่องยนต์ เช่น ลูกสูบ (piston), แบริ่ง (bearing) และวาล์ว (valve) เพื่อลดการเสียดสีและสึกหรอ
• อุตสาหกรรมนาโนเทคโนโลยี: DLC ใช้เป็นวัสดุสำหรับการสร้างนาโนชนิดต่างๆ

วิธีการผลิต DLC

มีหลายวิธีในการผลิต DLC

• Chemical Vapor Deposition (CVD): เป็นวิธีที่นิยมมากที่สุด โดยใช้ก๊าซ methane (CH4) และ hydrogen (H2) ในอุณหภูมิสูง เพื่อสะสม carbon atom ลงบน substrate
• Sputtering: เป็นวิธีการฝัง ion ของวัสดุเป้าหมาย (target) ลงบน substrate

ข้อดีและข้อเสียของ DLC

ข้อดี:

• ความแข็ง และความทนทานต่อการสึกหรอสูง
• สัมประสิทธิ์การเสียดสีต่ำ
• คุณสมบัติฉนวนไฟฟ้า

ข้อเสีย:

• ค่าใช้จ่ายในการผลิตค่อนข้างสูง
• กระบวนการผลิต DLC จำเป็นต้องควบคุมปัจจัยหลายอย่าง
• DLC มีความไวต่อการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง

อนาคตของ Diamond-like Carbon

DLC เป็นวัสดุวิศวกรรมพิเศษที่มีศักยภาพสูง และคาดว่าจะถูกนำไปใช้ในหลากหลายอุตสาหกรรมมากขึ้นในอนาคต เช่น:

• อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
• อุปกรณ์การแพทย์
• โซลาร์เซลล์

ด้วยความแข็งแกร่ง ความทนทาน และคุณสมบัติที่โดดเด่นอื่นๆ DLC จะเป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับผู้ที่ต้องการวัสดุที่มีประสิทธิภาพสูงและอายุการใช้งานยาวนาน.

จากตารางจะเห็นได้ว่า DLC มีความแข็งและสัมประสิทธิ์การเสียดสีต่ำกว่าเหล็กอย่างเห็นได้ชัด.