นักวิจัย ม.มหิดล คิดค้น "สเปรย์ฟิล์ม ลดอุณหภูมิ" ต้นทุนต่ำครั้งแรกของโลก

นักวิจัยมหาวิทยาลัยมหิดล คิดค้น "สเปรย์ฟิล์ม ลดอุณหภูมิ" โดยใช้กระบวนการระบายความร้อนด้วยการแผ่รังสี ดึงความร้อนจากในอาคารสู่นอกอาคารโดยไม่ใช้พลังงาน (Passive Cooling) ใช้ต้นทุนในการผลิตต่ำ

วันที่ 23 เม.ย. 2567 รองศาสตราจารย์ ดร.พงศกร กาญจนบุษย์ อาจารย์ประจำกลุ่มสาขาวิชาวัสดุศาสตร์และนวัตกรรมวัสดุ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล นายปฐวี สักกะตะ นักศึกษาระดับปริญญาเอก และทีมงาน ผู้คิดค้น "สเปรย์ฟิล์ม ลดอุณหภูมิ" เปิดเผยว่า การระบายความร้อนด้วยการแผ่รังสีนั้น ทำได้โดยการแผ่รังสีความร้อนในช่วง 8-13 ไมโครเมตร เนื่องจากเป็นช่วงที่ชั้นบรรยากาศเปิด

โดยความร้อนสามารถถ่ายเทจากผิวโลกออกไปสู่อวกาศได้ ซึ่งการที่เราจะพัฒนาวัสดุให้สามารถแผ่รังสีความร้อนในช่วง 8-13 ไมโครเมตรให้ดี สามารถทำได้ 3 วิธี คือ การเลือกวัสดุ (materials) ที่มีพันธะเคมีที่เหมาะสมโดยจะสามารถแผ่รังสีความร้อนในช่วง 8-13 ไมโครเมตรได้ดีโดยธรรมชาติ การใช้สารเจือปน (additives) ผสมเข้าไปในวัสดุที่ไม่มีพันธะเคมีที่เหมาะสม เพื่อส่งเสริมการแผ่รังสีความร้อนในช่วง 8 -13 ไมโครเมตร และการทำให้เกิดรูปทรงและรูปร่าง (patterning)

วิธีนี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของดัชนีการสะท้อนแสงที่แตกต่างกันแบบไม่เป็นเนื้อเดียว โดยรูปทรงเหล่านั้นต้องมีขนาดในช่วง 8-13 ไมโครเมตร การเปลี่ยนแปลงในช่วงนี้ทำให้เกิดการแผ่รังสีความร้อนอินฟราเรด ซึ่งการทำให้เกิดรูปทรงและรูปร่างนั้นมักจะใช้กระบวนการที่ซับซ้อนและมีราคาแพง เพื่อให้เกิดรูปทรงต่างๆ ที่สามารถควบคุมได้อย่างชัดเจน จึงมีแนวคิดที่จะพัฒนากระบวนการระบายความร้อนด้วยการแผ่รังสี ที่ใช้งานง่าย เข้าถึงง่าย และมีราคาถูกขึ้น

การพัฒนา "สเปรย์ฟิล์ม ลดอุณหภูมิ" นับว่าเป็นครั้งแรกของโลกที่กระบวนการสเปรย์ถูกนำมาใช้สร้างรูปทรงและรูปร่าง สามารถเพิ่มการระบายความร้อนด้วยการแผ่รังสีอินฟราเรดในช่วง 8-13 ไมโครเมตร และใช้ได้กับลักษณะพื้นผิวที่หลากหลาย แตกต่างจากสินค้าในปัจจุบันที่ใช้สติกเกอร์ในการเคลือบซึ่งจะเหมาะสำหรับติดกับวัสดุผิวเรียบเท่านั้น โดยทีมวิจัยได้ทำการทดลองเคลือบลงบนวัสดุก่อสร้างต่าง ๆ อาทิ แก้ว กระจก แผ่นโลหะสำหรับหลังคา (metal sheet) ปูน (concrete) และกระเบื้องหลังคา พบว่า วัสดุก่อสร้างที่ถูกเคลือบด้วย "สเปรย์ฟิล์ม ลดอุณหภูมิ" สามารถลดความร้อนโดยเฉลี่ยถึง 0.25-2.20 องศาเซลเซียส กระบวนการสเปรย์ทำได้เร็ว มีการขนส่งที่สะดวก และสามารถทำได้ขนาดเล็กใหญ่ตามที่ต้องการ ซึ่งนวัตกรรมนี้มีต้นทุนอยู่ในช่วง 20-50 บาทต่อตารางเมตร เมื่อเทียบกับราคาสินค้าลดอุณหภูมิด้วยการแผ่รังสีในท้องตลาดในปัจจุบันที่มีราคาในช่วง 200-500 บาท ต่อตารางเมตร 

การใช้วัสดุระบายความร้อนด้วยการแผ่รังสี เป็นหนึ่งในวิธีที่ช่วยให้ประเทศไทยเข้าถึงเป้าหมาย Carbon Neutrality ซึ่งการที่บ้านหรือโรงงานมีอุณหภูมิพื้นฐานก่อนการเปิดเครื่องปรับอากาศที่น้อยลงเพียง 1-2 องศาเซลเซียส ก็จะสามารถลดการใช้พลังงานของเครื่องปรับอากาศได้ถึงร้อยละ 10-20

หากเทคโนโลยีนี้ถูกพัฒนาต่อยอดและเกิดเป็นผลิตภัณฑ์ที่ใช้อย่างแพร่หลาย จะสามารถสร้างมูลค่าทางเศรษฐกิจได้ ลดการนำเข้าสินค้าลดความร้อนจากต่างประเทศ เนื่องจากในปัจจุบันประเทศไทยไม่สามารถพัฒนาสินค้าลดอุณหภูมิด้วยการแผ่รังสีได้เอง โดยผลงานวิจัยเรื่อง “Radiative cooling film enabled by droplet-like infrared hot spots via low-cost and scalable spray-coating process for tropical regions” ได้ถูกยื่นจดสิทธิบัตรผ่าน มหาวิทยาลัยมหิดล และได้รับตีพิมพ์ระดับ Top3% ของสาขา Engineering (miscellaneous) ซึ่งนิตยสารมีค่า Impact Factor สูงถึง 8.9 เมื่อวันที่ 17 เมษายน 2567 ปัจจุบันรองศาสตราจารย์ ดร.พงศกร และทีมงาน กำลังดำเนินการพัฒนาต่อยอดผลงานวิจัยเพื่อเพิ่มระดับความพร้อมของเทคโนโลยี ซึ่งร่วมมือกับภาคธุรกิจในการนำนวัตกรรมไปสู่ผลิตภัณฑ์ระดับอุตสาหกรรมที่เป็นสินค้าของคนไทย ซึ่งจะสร้างชื่อเสียง และสร้างรายได้ให้กับประเทศไทยต่อไป.