มหิดล คิดค้น ‘สเปรย์ฟิล์มบาง’ นวัตกรรมลดอุณหภูมิ รับมือภาวะโลกร้อน

“สเปรย์ฟิล์มบาง” นวัตกรรมรับมือภาวะโลกร้อน ด้วยความสามารถในการดึงความร้อนจากในอาคารสู่นอกอาคารโดยไม่ใช้พลังงานใดๆ (passive cooling) ช่วยลดอุณหภูมิโดยเฉลี่ย 0.25-2.20 องศาเซลเซียส มีต้นทุนเพียง 20-50 บาทต่อตารางเมตร ทนทานเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและสามารถใช้ได้กับพื้นผิวหลากหลาย 

งานวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในวารสารระดับโลก และสปินออฟจากแล็บสู่เชิงพาณิชย์ผ่านสตาร์ตอัป “Passi-Cool” ตั้งเป้ารับมือกับอุณหภูมิเฉลี่ยของไทยที่เพิ่มขึ้น 0.2 องศาเซลเซียสต่อทศวรรษ สอดคล้องกับวิกฤติโลกร้อนที่ทวีความรุนแรงขึ้นทั่วโลก

สเปรย์ฟิล์มบางลดอุณหภูมิ

รศ.ดร.พงศกร กาญจนบุษย์ อาจารย์สาขาวิชาวัสดุศาสตร์และนวัตกรรมวัสดุ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล กล่าวว่า “สเปรย์ฟิล์มบาง” ผลิตจากสารประกอบที่มีส่วนผสมหลักเป็นสารที่ชื่อว่า PDMS หรือ โพลีไดเมทิลไซลอกเซน (Polydimethylsiloxane) เป็นสารในกลุ่มซิลิโคน นิยมใช้ในหลากหลายอุตสาหกรรม เช่น แม่พิมพ์ ซิลิโคน ที่ใช้สำหรับงานก่อสร้าง และนำมาใช้เป็นสารเคลือบลดความร้อนด้วยเช่นกัน

หลักการของฟิล์มพาสซี-คลูจะใช้การระบายความร้อนด้วยการแผ่รังสี สามารถปล่อยรังสีความร้อนในช่วงความยาวคลื่น 8-13 ไมโครเมตร ซึ่งเป็นช่วงที่รังสีความร้อนอินฟราเรดสามารถผ่านชั้นบรรยากาศออกสู่อวกาศ

ฟิล์มสเปรย์สามารถเคลือบได้บนพื้นผิวที่หลากหลาย ทั้งกระจก แผ่นโลหะ แก้ว ปูน และกระเบื้องหลังคา แตกต่างจากสินค้าในตลาดที่อยู่ในรูปแบบสติกเกอร์ในการเคลือบ ซึ่งเหมาะสำหรับวัสดุผิวเรียบเท่านั้น

ทีมวิจัยได้ทำการทดลองเคลือบลงบนวัสดุก่อสร้างต่างๆ อาทิ กระจก แผ่นโลหะสำหรับหลังคา (metal sheet) ปูนคอนกรีตและกระเบื้องหลังคา พบว่าสามารถลดความร้อนโดยเฉลี่ย 0.25-2.20 และในสภาวะที่เหมาะสมอาจลดได้สูงสุดถึง 3.94 องศาเซลเซียส

“หนึ่งในจุดมุ่งหมายสำคัญคือ การสร้างนวัตกรรมขั้นสูงในราคาที่คนไทยเข้าถึงได้ เนื่องจากเทคโนโลยีการลดความร้อนให้กับพื้นผิวที่พัฒนาในต่างประเทศนั้นมีราคาสูงถึง 200-500 บาทต่อตารางเมตร ทำให้ผู้บริโภคในไทยเข้าถึงยาก หากแต่สเปรย์ฟิล์มบางมีต้นทุนการผลิตต่ำกว่าผลิตภัณฑ์ในตลาดถึง 10 เท่า” รศ.ดร.พงศกร กล่าว

ผลงานวิจัย “Radiative cooling film enabled by droplet-like infrared hot spots via low-cost and scalable spray-coating process for tropical regions” ได้ยื่นจดสิทธิบัตรผ่านมหาวิทยาลัยมหิดล และได้รับตีพิมพ์ระดับ Top3% ของสาขา Engineering (miscellaneous) ซึ่งนิตยสารมีค่า Impact Factor สูงถึง 8.9 เมื่อวันที่ 17 เม.ย.2567

สตาร์ตอัปกู้โลกร้อน

ปัจจุบันทีมวิจัยกำลังพัฒนาต่อยอดเพื่อเพิ่มระดับความพร้อมของเทคโนโลยี โดยร่วมกับภาคธุรกิจในการนำผลงานวิจัยไปสู่ผลิตภัณฑ์ระดับอุตสาหกรรมที่เป็นสินค้าของคนไทย พร้อมทั้งจดทะเบียนจัดตั้งบริษัทสตาร์ตอัป “Passi-Cool” ผ่านทางสถาบันบริหารจัดการเทคโนโลยีและนวัตกรรม (iNT) ของมหาวิทยาลัยมหิดล

“เรากำลังพัฒนาให้สามารถผลิตในระดับอุตสาหกรรมได้ ซึ่งจะช่วยให้เราควบคุมคุณภาพและปรับแต่งการฉีดพ่นได้อย่างแม่นยำมากขึ้น โดยใช้เทคโนโลยีหุ่นยนต์ในการควบคุมความร้อน ระยะห่างและความดันในการฉีดพ่น เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุด” รศ.ดร.พงศกร กล่าว

ส่วนการผลิตเป็นสเปรย์สำเร็จรูปสำหรับใช้โดยบุคคลทั่วไปนั้น ยังไม่สามารถทำได้ เพราะผู้ใช้จะต้องมีองค์ความรู้และกำหนดปัจจัยการพ่นอย่างละเอียด เพื่อให้ยึดเกาะพื้นผิวได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ อีกทั้งต้องมีเทคโนโลยีสำหรับตรวจสอบการพ่นสเปรย์อีกด้วย

อย่างไรก็ดี นวัตกรรมนี้ไม่ใช่เพียงความหวังสำหรับประเทศไทยเท่านั้น แต่ยังมีศักยภาพในการแก้ปัญหาระดับโลก โดยเฉพาะในประเทศเขตร้อนที่กำลังเผชิญกับอุณหภูมิที่สูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง

ทางออกที่ยั่งยืน

ข้ามฟากไปต่างประเทศ มีนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ พัฒนาวัสดุเคลือบหลังคาที่สะท้อนรังสีอินฟราเรดกลับสู่อวกาศ สามารถลดอุณหภูมิภายในอาคารได้ถึง 5 องศาเซลเซียส ขณะที่นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียได้พัฒนาสีขาวที่สะท้อนแสงได้มากถึง 98.1% ช่วยลดอุณหภูมิพื้นผิวได้ถึง 10 องศาเซลเซียสในเวลากลางวัน

แม้ว่านวัตกรรมเหล่านี้จะมีประสิทธิภาพสูง แต่สเปรย์ฟิล์มบางของทีมวิจัยไทยมีข้อได้เปรียบในด้านต้นทุนที่ต่ำกว่าและความสะดวกในการใช้งาน อาจทำให้เทคโนโลยีนี้เข้าถึงผู้ใช้ได้ในวงกว้างมากขึ้น

หากการพัฒนานวัตกรรมนี้ประสบความสำเร็จ ไม่เพียงแต่จะช่วยลดอุณหภูมิในอาคารและบ้านเรือน แต่ยังช่วยประหยัดพลังงานและลดค่าใช้จ่ายด้านไฟฟ้าได้อีกด้วย

นับเป็นก้าวสำคัญของนักวิจัยไทยในการสร้างเทคโนโลยีที่มีศักยภาพในการแก้ปัญหาระดับโลก และอาจเป็นจุดเริ่มต้นของการเปลี่ยนแปลงวิธีที่เราจัดการกับความท้าทายด้านสภาพภูมิอากาศในอนาคต