สจล.ประกาศชัดผลิตกราฟีนระดับอุตสาหกรรมรายแรก

ด้วยกำลังผลิตเดือนละ 15 กิโลกรัม ทดแทนการนำเข้าซึ่งมีราคากิโลกรัมละกว่า 10 ล้านบาท ทั้งสามารถขยายสเกลการผลิตได้ในระดับอุตสาหกรรม

ยืนยันความสำเร็จผ่าน “ซีพีออลล์” ที่ลงทุนเปิดโรงงานผลิตกราฟีนโดยรับถ่ายทอดเทคโนโลยีเครื่องผลิตรีดิวซ์กราฟีนออกไซด์ระดับโรงงานอุตสาหกรรม เมื่อปี 2564

ซึ่งเป็นองค์ความรู้จากคณะนักวิจัยนำทีมโดย รศ.เชรษฐา รัตนพันธ์ หัวหน้าหน่วยวิจัยและนวัตกรรมด้านวัสดุอัจฉริยะ คณะวิทยาศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง (สจล.)

วัสดุดิสรัปอุตสาหกรรม

กราฟีน คือวัสดุมหัศจรรย์ มีความหนา 1 ชั้นของโครงสร้างอะตอมคาร์บอนที่เชื่อมด้วยพันธะ 6 เหลี่ยมด้านเท่าคล้ายรวงผึ้ง มีความแข็งแรงสูงกว่าเหล็กกล้าและเพชร

นำไฟฟ้าและความร้อนดีกว่าทองแดง มีพื้นที่ผิวจำเพาะสูง เป็นวัสดุอัจฉริยะที่มา disruption ในวงการอุตสาหกรรม

ทั้งนี้ เครื่องต้นแบบผลิตกราฟีนซึ่งเป็นนวัตกรรมแบบใหม่ ได้รับรางวัลการวิจัยแห่งชาติ ปี 2562 สำนักงานการวิจัยแห่งชาติ และจดสิทธิบัตร ต่อมานำสู่การจัดตั้ง“โรงงานต้นแบบผลิตกราฟีนระบบอัตโนมัติระดับอุตสาหกรรม”

โรงงานขนาดเล็กนำร่องแห่งแรกในไทยที่มีศักยภาพในการผลิตกราฟีนที่เพียงพอต่อภาคอุตสาหกรรมในไทย 15 กิโลกรัมต่อเดือน คิดเป็นมูลค่ารวมกว่า 60-100 ล้านบาทต่อเดือน ซึ่งมีราคาต้นทุนการผลิตที่ถูกกว่าการนำเข้าจากต่างประเทศถึง 50%

โดยได้รับการสนับสนุนทุนจัดสร้างจากสำนักงานปลัดกระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (สป.อว.) ในวงเงิน 6 ล้านบาท

รศ.เชรษฐา กล่าวว่า ขณะนี้อยู่ระหว่างหารือกับคณะผู้บริหารสถาบันฯ ถึงแนวทางต่อยอดโนว์ฮาวสู่การจัดตั้งธุรกิจสตาร์ตอัปที่เน้นทำวิจัยควบคู่กับการพัฒนานวัตกรรมบนฐานวัสดุกราฟีน คาดว่าภายใน 1-2 ปีนี้จะเห็นภาพธุรกิจที่ชัดเจน ซึ่งรวมถึงการเปิดระดมทุนด้วย

ตลาดกราฟีนในแง่ของอุตสาหกรรมมีความต้องการสูงมาก แต่ที่นำมาใช้งานจริงยังจำกัด เนื่องจากราคานำเข้า 1-10 ล้านบาทต่อกิโลกรัม แต่ราคาจาก สจล.จะต่ำกว่าราคานำเข้า 50% เพื่อเปิดโอกาสให้ภาคอุตสาหกรรมไทยเข้าถึงวัสดุนี้ อย่างไรก็ตาม ตอนนี้ผู้ที่ต้องการใช้ก่อนคือ นักวิจัย

“ผมย้ำว่า สจล.สามารถทำกราฟีนระดับอุตสาหกรรมได้แล้วด้วยแนวทางเศรษฐกิจหมุนเวียนของ BCG คือ นำแร่แกรไฟต์เหลือทิ้งจากโรงงานอุตสาหกรรมชิ้นส่วนยานยนต์มาสกัดให้เป็นกราฟีน

แร่แกรไฟต์จากโรงงานดังกล่าวมีปริมาณ 100 ตันต่อปี นับว่าเป็นแหล่งวัตถุดิบต้นน้ำที่มีศักยภาพ และที่สำคัญยังสร้างความเชื่อมั่นให้กับภาคอุตสาหกรรมที่ต้องการใช้กราฟีนอีกด้วย”

เปิดพื้นที่โชว์นวัตกรรมเด่น

สำหรับผลงานวิจัยเด่นจากโรงงานต้นแบบฯ อาทิ 1.แบตเตอรี่กราฟีน ครั้งแรกในประเทศไทย โดยใช้ รีดิวซ์กราฟีนออกไซด์ ร่วมกับคาร์บอนจากวัสดุการเกษตรธรรมชาติ เช่น ถ่านเปลือกทุเรียน ถ่านกัญชง ถ่านหินลิกไนต์ และคาร์บอนทั่วไป

มาประดิษฐ์ขั้วไฟฟ้า จุดเด่นคือ กักเก็บประจุไฟฟ้าได้มากขึ้น และมีอัตราการอัดประจุได้ที่รวดเร็วขึ้นจากแบตเตอรี่แบบเดิม ราคาถูก ไม่ระเบิด จึงปลอดภัยต่อการใช้งาน

ในอนาคตเป็นการพัฒนาเฟสที่3 และ4 สามารถใช้ได้กับยานยนต์ไฟฟ้า EV มอเตอร์ไซค์ไฟฟ้า สามล้อไฟฟ้า เพื่อรองรับอุตสาหกรรมใหม่ก้าวเป็นฮับ EV และสังคมที่ยั่งยืน

2. เม็ดพลาสติกกราฟีน โดยการนำพอลิเมอร์ที่คัดสรรมาผ่านกระบวนการผสมวัสดุกราฟีน เพื่อเพิ่มคุณสมบัติความเหนี่ยว คงทนแข็งแกร่ง แต่ให้น้ำหนักเบา สามารถนำมาดึงเป็นเส้น “ฟีลาเมนต์” สำหรับการพิมพ์ 3 มิติ (3D Printer)

มีประโยชน์ต่อการประยุกต์ใช้ในการผลิตอุปกรณ์โดรนการเกษตร อุปกรณ์ด้านการทหารและอุตสาหกรรมการป้องกันประเทศสำหรับใช้ในประเทศหรือส่งออก เช่น พิมพ์ขึ้นรูปโดรนการทหาร แผ่นเกราะกันกระสุน หมวกกันกระสุน เป็นต้น

ผ้าไหมสวมอุ่น/ระบายร้อน

3.ผ้าไหมไทยย้อมกราฟีน โดยคิดค้นพัฒนาเส้นด้ายไหมและผลิตผ้าไหมด้วยวัสดุอนุพันธ์กราฟีน ที่มีสมบัติพิเศษทางความร้อนที่แตกต่างกัน ด้วยกรรมวิธีอัจฉริยะที่ง่าย ไม่ซับซ้อน และปลอดสารเคมีที่เป็นอันตราย 

นับเป็นการยกระดับผ้าไหมไทยไปสู่ตลาดที่กว้างยิ่งขึ้น  การย้อมกราฟีนทำให้ได้เส้นด้ายหรือผ้านั้นๆ มีคุณภาพดี มีความเหนียวขึ้น แข็งแรงคงทน ยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อแบคทีเรียและเชื้อรา สามารถป้องกันฝุ่นละอองได้ มีความทนทานและแห้งได้เร็ว

ผ้าไหมไทยย้อมกราฟีน มี 2 แบบ คือ 1) ผ้าไหมไทยย้อม “นาโนกราฟีนออกไซด์” เป็นผ้าที่ช่วย “สร้างความร้อน” แก่ผู้สวมใส่ กักเก็บความร้อนได้ดี ให้ความอบอุ่นเหมาะสำหรับผู้สวมใส่ในที่อุณหภูมิต่ำ ห้องเย็น หรือประเทศเมืองหนาว

จากการทดสอบสมบัติการกระจายความร้อนผ้าไหมพบว่ามีค่าความร้อนที่ถูกกักเก็บเท่ากับ 70% เมื่อเทียบกับผ้าไหมในท้องตลาด

2) ผ้าไหมไทยย้อม “นาโนรีดิวซ์กราฟีนออกไซด์” เป็นผ้าที่ช่วย “ระบายความร้อน” แก่ผู้สวมใส่ ไม่กักความร้อน จึงให้ความสบายตัวสำหรับผู้สวมใส่ในพื้นที่ซึ่งมีอุณหภูมิสูง หรืออยู่ในกลางแดด จากการทดสอบพบว่ามีค่าความร้อนที่ถ่ายเท เท่ากับ 96.81% เมื่อเทียบกับผ้าไหมทั่วไป

นวัตกรรมกราฟีนเหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของนวัตกรรมฝีมือคนไทยที่น่าภาคภูมิใจ จากจำนวน 1,111 ผลงาน ที่จะแสดงในงาน “KMITL Innovation EXPO 2023” วันที่ 27 - 29 เม.ย. 2566