นักวิจัยเร่งพัฒนา ‘กราฟีน’ ตอบสนองอุตสาหกรรม 4.0

มธีวิจัยอาวุโส สกว. จากเนคเทค เผยงานวิจัยล่าสุด การพัฒนา "กราฟีน" เพื่อตอบสนองการใช้งานใน 10 อุตสาหกรรมเป้าหมายยุค 4.0 โดยเฉพาะระบบกักเก็บพลังงานด้วยกราฟีนสามมิติ และเซนเซอร์คัดกรองเชื้อวัณโรค

ดร.อดิสร เตือนตรานนท์ เมธีวิจัยอาวุโส สกว. และผู้อำนวยการศูนย์นวัตกรรมการพิมพ์อิเล็กทรอนิกส์และอิเล็กทรอนิกส์อินทรีย์ ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ หรือ เนคเทค เปิดเผยถึงงานวิจัยเกี่ยวกับการพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนให้เป็นแบตเตอรี่แห่งอนาคต จากวัสดุกราฟีนและซัลเฟอร์ เพื่อให้มีความจุไฟฟ้าสูงขึ้น 3-5 เท่า สามารถชาร์จแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าให้วิ่งได้ในระยะทางที่ไกลขึ้นต่อการชาร์จ 1 ครั้ง ข้อดีของแบตเตอรี่นี้ คือ ราคาถูก เพราะสารซัลเฟอร์มีอยู่มากมาย และราคาไม่แพง

นอกจากนี้ยังงานวิจัยระบบกักเก็บพลังงานแบบไฮบริด คือ แบตเตอรี่บวกกับตัวเก็บประจุยิ่งยวด หรือที่เรียกว่า “Supercapacitors” หรือ “Ultracapacitor” ซึ่งทำจากวัสดุกราฟีนเช่นกัน หลักการคือตัวเก็บประจุยิ่งยวดจะทำหน้าที่เก็บประจุโดยใช้หลักการของกายภาพ ให้ประจุวิ่งไปเกาะที่ขั้วไฟฟ้าที่มีรูพรุนสูงๆ เหมือนฟองน้ำที่มีรูพรุนเยอะๆ ก็จะเก็บประจุได้เยอะ ขณะเดียวกันก็คายประจุได้รวดเร็วมากขึ้นด้วย เหมาะกับการเอาไปผนวกกับแบตเตอรี่ให้มีความสามารถในการชาร์จหรืออัดประจุได้สูง โดยคณะวิจัยได้พัฒนาเป็นแบตเตอรี่แบบเหรียญเช่นเดียวกับแบตเตอรี่นาฬิกา สามารถกักเก็บพลังงานได้ภายในเวลาประมาณ 20 นาที

สำหรับงานวิจัยภายใต้ทุนส่งเสริมกลุ่มวิจัย “เมธีวิจัยอาวุโส สกว.” ซึ่งทีมวิจัยจะมุ่งพัฒนากราฟีนให้มีสมบัติเพิ่มขึ้นใน 3 ส่วนงานหลัก ได้แก่

  1. ส่วนแรกเป็นการพัฒนาแอปพลิเคชันเซนเซอร์ และระบบการกักเก็บพลังงาน โดยพัฒนา “กราฟีนสามมิติ” ด้วยการใช้เครื่องปลูกกราฟีนด้วยไอระเหยเคมี นำไอก๊าซที่มีองค์ประกอบของคาร์บอนมาเกาะเรียงตัวกันเป็นโครงสร้างกราฟีนบนผิววัสดุที่ต้องการ เช่น แก้ว พลาสติก
  2. ส่วนที่สอง คือ ระบบเปลี่ยนพลังงานด้วยกราฟีน โดยทำโซลาร์เซลล์ที่โค้งงอได้และพิมพ์ได้ ซึ่งมีภาคเอกชนร่วมทำวิจัยด้วย เพื่อนำไปใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมโซลาร์เซลล์ ให้เป็นฟิล์มที่ม้วนโค้งได้ หรือนำไปแปะบนกระจกประกอบในอาคาร ซึ่งจะทำให้สามารถเก็บพลังงานไว้ในตัวอาคาร และยังมองเห็นภายนอกอาคารได้ และ
  3. ส่วนสุดท้าย คือ เซนเซอร์คัดกรองเชื้อวัณโรค ซึ่งทำวิจัยร่วมกับทีมแพทย์ที่ต้องการชุดคัดกรอง ซึ่งปกติคนไข้จะได้รับการตรวจเพาะเชื้อจากเสมหะ และทราบผลในเวลา 1-2 สัปดาห์ ทำให้แพทย์ต้องสั่งยารับประทานแก่คนไข้ในระหว่างที่รอทราบผล แต่ชุดคัดกรองนี้ได้ถูกพัฒนาให้ทราบผลในเวลาที่รวดเร็วมากขึ้นเหลือเพียงรายชั่วโมง โดยเฉพาะในรายที่เป็นวัณโรคแบบดื้อยา ที่มักเป็นในผู้ป่วยที่ติดเชื้อเอชไอวีร่วมด้วย

“เราพยายามที่จะให้งานวิจัยสนับสนุนนโยบายประเทศไทย 4.0 ของรัฐบาล โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน 10 อุตสาหกรรมเป้าหมาย ซึ่งกราฟีนจะช่วยได้หลายเรื่อง ไม่ว่าจะเป็นอุตสาหกรรมการบิน ที่มีโอกาสใช้เป็นวัสดุคอมโพสิตในเครื่องบิน ทำให้ตัวเครื่องมีน้ำหนักเบาขึ้น แข็งแรงขึ้น รวมถึงช่วยเรื่องการเหนี่ยวนำไฟฟ้าทำให้ลดความเสี่ยงของฟ้าผ่าที่ปีกเครื่องบิน ด้านอุตสาหกรรมยานยนต์สมัยใหม่ กราฟีนก็สามารถช่วยในเรื่องการกักเก็บประจุแบตเตอรี่โดยตรงตามที่กล่าวมาแล้ว

นอกจากนี้ยังสามารถนำเซนเซอร์ไปตรวจวิเคราะห์ในอุตสาหกรรมการแพทย์ หรือใช้เซนเซอร์ตรวจหาเชื้อโรคเพื่อสร้างความปลอดภัยอาหารในอุตสาหกรรมเกษตรและอาหาร ส่วนอุตสาหกรรมดิจิทัลได้ใช้กราฟีนในแก๊สเซนเซอร์และเซนเซอร์ทางเคมีประกอบรวมเข้าไปในระบบบ้านอัจฉริยะหรือเมืองอัจฉริยะ ขณะที่อุตสาหกรรมโลจิสติกส์สามารถใช้เป็นส่วนประกอบของฉลากอัจฉริยะ ซึ่งเป็นการเทคโนโลยีระบุตัวตนด้วยสัญญาณคลื่นวิทยุ เป็นชิพสำหรับเข้าออกอาคาร ใช้แทนบาร์โค้ดบนบัตรประจำตัวพนักงาน หรือเป็นชิพสำหรับคลังสินค้าใช้กราฟีนติดบนสินค้าทำให้ไม่ต้องเสียเวลานับสินค้าทีละชิ้น ซึ่งในอนาคตจะตอบโจทย์ห้างสรรพสินค้าอัจฉริยะที่ลูกค้าสามารถเลือกซื้อสินค้าแล้วเดินถือออกมาคิดเงินด้วยการตัดบัญชีผ่านมือถือได้ทันที สร้างความสะดวกรวดเร็ว หรือแม้แต่ปัญญาประดิษฐ์ที่จะมาทำงานแทนมนุษย์ในบางภารกิจ ก็ใช้กราฟีนช่วยให้วัสดุที่สร้างเป็นหุ่นยนต์มีความแข็งแรงมากขึ้น น้ำหนักเบาขึ้น เช่น ชิ้นส่วนแขนของหุ่นยนต์ ทำให้ใช้พลังงานน้อยลง หรือเซนเซอร์กราฟีนติดในตัวหุ่นยนต์เพื่อรับรู้การสัมผัส มีประสาทสัมผัสที่ไวขึ้น”

 
วิจัยไทยพลัส “กราฟีน คาร์บอนมหัศจรรย์ ”

“วิจัยไทยพลัส” โดยสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย หรือ สกว. วันนี้จะพาไปรู้จักกับ “กราฟีน” ที่ได้ชื่อว่าเป็นคาร์บอนมหัศจรรย์ ซึ่งนักวิจัยกำลังพัฒนาวัสดุใหม่ๆ จากกราฟีน เพื่อนำไปใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมต่างๆ

Posted by ตู้ปณ. ข่าว3 ช่อง 28 on Friday, September 7, 2018

บ่ายนี้ 15.15 น. ติดตามงานวิจัย "กราฟีน" วัสดุมหัศจรรย์แห่งอนาคต เพื่อรองรับอุตสาหกรรม 4.0 โดย ดร.อดิสร เตือนตรานนท์...

Posted by สกว. on Friday, September 7, 2018

งานสื่อสารสังคม สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.)
ชั้น 14 อาคารเอส เอ็ม ทาวเวอร์ 979/17-21 ถนนพหลโยธิน แขวงสามเสนใน เขตพญาไท กรุงเทพฯ 10400