“สเปรย์ฟิล์ม” ลดอุณหภูมิพื้นผิว ไอเทมแก้ร้อนโดยคนไทย | TNN Tech Reports

ข้อมูลจากการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย หรือ กฟผ. ระบุว่า เดือนเมษายนที่ผ่านมา คือช่วงเวลาที่ประเทศไทยมีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงถึง 36,477.8 เมกะวัตต์ (MW)  ซึ่งเพิ่มขึ้นจากเดือนมีนาคมเกือบ 4,000 เมกะวัตต์ หรือเกือบ 5 เท่า ของกำลังการผลิตไฟฟ้าของเขื่อนภูมิพล เขื่อนที่ผลิตไฟฟ้าได้มากที่สุดในประเทศ

การใช้ไฟฟ้าที่พุ่งขึ้น ปฏิเสธไม่ได้ว่าเป็นผลมาจากอากาศที่ร้อนขึ้นอย่างต่อเนื่อง ซึ่งปัจจุบันก็มีหลากหลายวิธีในการรับมือกับความร้อน เช่น การใช้เครื่องปรับอากาศ การปลูกต้นไม้ รวมถึงการทำให้อาคารลดความร้อนได้ด้วยตัวเอง

เช่นเดียวกับมหาวิทยาลัยมหิดล ที่ได้พัฒนา “สเปรย์ฟิล์มลดอุณหภูมิพื้นผิว” เพื่อมาสู้กับภาวะโลกเดือด โดยเป็นสเปรย์ที่มีสารซึ่งผลิตจากสารเคมีทั่วไป แต่เมื่อพ่นเคลือบพื้นผิวแล้วจะสามารถช่วยระบายความร้อนในอาคารได้โดยไม่ต้องพึ่งพลังงานไฟฟ้า 

จุดเริ่มต้นของ “สเปรย์ฟิล์มลดอุณหภูมิพื้นผิว” 

รศ. ดร.พงศกร กาญจนบุษย์, อาจารย์สาขาวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมวัสดุ คณะวิทยาศาสตร์ ม.มหิดล ได้อธิบายเกี่ยวกับแนวคิดในการสร้างสเปรย์ฟิล์มดังกล่าว ว่ามันเกิดจากไอเดียที่ต้องการจะระบายความร้อนโดยไม่ใช้ไฟฟ้า หรือ Passive Cooling ได้อาศัยหลักการทางวิทยาศาสตร์ที่เรียกว่า Atmospheric Window หรือหน้าต่างชั้นบรรยากาศของโลก ซึ่งเป็นช่องทางที่โลกจะสามารถปล่อยความร้อนในรูปแบบรังสีกลับไปยังอวกาศได้

โดยปกติแล้ว รังสีความร้อนที่โลกสามารถแผ่ออกไปยังอวกาศได้ดีที่สุดนั้นคือคลื่นอินฟราเรด ที่อยู่ในช่วงความยาวคลื่นระหว่าง 8 - 13 ไมโครเมตร หรือประมาณ 1 ใน 10 ของความหนาเส้นผมที่มีความหนา 80 - 100 ไมโครเมตร  

และแม้ว่าพื้นผิวต่าง ๆ ที่สัมผัสแสงแดดซึ่งรับความร้อนสะสมเอาไว้ จะระบายความร้อนด้วยการแผ่รังสีออกมาจากพื้นผิว แต่ก็มีการปล่อยรังสีหลายความยาวคลื่น ซึ่งทำให้ยังมีความร้อนสะสมอยู่ในพื้นผิว

ด้วยเหตุนี้ สเปรย์ฟิล์มลดอุณหภูมิพื้นผิว จึงเข้ามาทำหน้าที่เสริมความสามารถในการปล่อยคลื่นอินฟราเรดในช่วงความยาวคลื่นดังกล่าว กลับไปยังอวกาศให้มากขึ้น 

การพัฒนานวัตกรรมระบายความร้อนแบบไม่ใช้ไฟฟ้าด้วยหลักการ Atmospheric Window เริ่มนำเสนอเป็นวงกว้างในระดับนานาชาติเมื่อปี 2016 ที่ผ่านมา ทำให้ทีมวิจัย ได้นำมาพัฒนาต่อเป็นนวัตกรรมใหม่ เพื่อช่วยลดผลกระทบจากความร้อนที่พุ่งสูงขึ้นเนื่องจากภาวะโลกเดือด 

โดยหนึ่งในจุดมุ่งหมายสำคัญ คือสร้างนวัตกรรมขั้นสูง แต่มีราคาที่เข้าถึงได้ซึ่งเป็นของคนไทยขึ้นมา เนื่องจากเทคโนโลยีการลดความร้อนให้กับพื้นผิวที่พัฒนาในต่างประเทศนั้นมีราคาที่แพงและเข้าถึงได้ยาก โดยในต่างประเทศมีมูลค่าสูงถึง 200 - 500 บาท ต่อตารางเมตร 

การพัฒนา “สเปรย์ฟิล์มลดอุณหภูมิพื้นผิว” 

ทางทีมของ รศ. ดร.พงศกร ได้เริ่มวิจัยและพัฒนาสารในรูปแบบสเปรย์พ่นเคลือบลดความร้อนพื้นผิว ตั้งแต่ปี 2022 คาดการณ์ว่าเมื่อพัฒนาออกมาเป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จ จะมีต้นทุนของสเปรย์ไม่เกิน 50 บาทต่อตารางเมตร สาเหตุที่ต้นทุนลดลงได้ เพราะมีการใช้สารในกลุ่มซิลิโคน ที่หาได้ทั่วไป 

อีกทั้งยังการพัฒนาเป็นสเปรย์ยังทำให้กระบวนการเคลือบพื้นผิวทำได้ง่ายกว่า เมื่อเทียบกับรูบแบบอื่น ๆ เช่น รูปแบบฟิล์มสติ๊กเกอร์ เนื่องจากใช้กระบวนการติดสำหรับพื้นผิวที่มีความขรุขระหรือรูปร่างซับซ้อนได้ค่อนข้างยาก 

สเปรย์ฟิล์มที่ว่านี้ ผลิตจากสารประกอบที่มีส่วนผสมหลักเป็นสารที่ชื่อว่า PDMS หรือ โพลีไดเมทิลไซล๊อกเซน (Polydimethylsiloxane) เป็นสารในกลุ่มซิลิโคน ที่ใช้ในหลากหลายอุตสาหกรรมเช่น แม่พิมพ์ ซิลิโคนที่ใช้สำหรับงานก่อสร้าง และนำมาใช้ในการเป็นสารเคลือบลดความร้อนด้วยเช่นกัน

โดยทีมวิจัยได้นำ PDMS มาพัฒนาให้อยู่ในรูปแบบที่พ่นเคลือบด้วยสเปรย์ได้ ซึ่งปัจจุบันอยู่ระหว่างการวิจัยเพื่อทดสอบประสิทธิภาพและความทนทานของตัวสารเคลือบลดอุณหภูมิพื้นผิว โดยการทดลองแบ่งออกได้เป็น 4 ขั้นตอน ได้แก่

• ขั้นตอนที่ 1 จะเริ่มจากการเตรียมพื้นผิวตัวอย่าง โดยตัดแผ่นพื้นผิวตัวอย่างเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัสขนาด 8 เซนติเมตร ด้วยเครื่องตัดเลเซอร์ และทำความสะอาดพื้นผิว
  
  

• ขั้นตอนที่ 2 จะเป็นการพ่นเคลือบด้วยสเปรย์ ที่มีสาร PDMS ผสม ในขั้นตอนนี้ จะต้องควบคุมความดันของสเปรย์ ขนาดหัวสเปรย์ และปัจจัยอื่น ๆ เพื่อให้ละอองจากสเปรย์มีขนาดใกล้เคียงกันและกระจายตัวทั่วพื้นผิว
  
  โดยการพ่นสเปรย์เคลือบ จะต้องมีการพ่นสารกันซึมคล้ายกับการทาสีรองพื้นของผนังบ้านก่อน และทำให้แห้ง จากนั้นจะทำการพ่นสาร PDMS อีก 2 ครั้ง โดยแต่ละครั้งต้องทำให้แห้งเสียก่อน ซึ่งทั้งหมดจะใช้เวลารวม 3 ชั่วโมง 
  
  

• ขั้นตอนที่ 3 จะเป็นการตรวจสอบคุณภาพการพ่นด้วยการนำเข้าไปส่องผ่านกล้องจุลทรรศน์ 3 มิติ เพื่อดูการกระจายตัวของละอองที่ต้องการ ว่าสามารถสร้างการระบายความร้อนในรูปคลื่นอินฟราเรดที่ยาว 8 - 13 ไมโครเมตรได้ดีหรือไม่

• ขั้นตอนที่ 4 จะเป็นการนำพื้นผิวที่ผ่านการพ่นสเปรย์เคลือบแล้วไปทดลองประสิทธิภาพการระบายรังสีความร้อน โดยเปรียบเทียบเป็นบ้านจำลองที่ตั้งกลางแสงแดด โดยผลการทดลองพบว่าสเปรย์สามารถลดอุณหภูมิพื้นผิวได้ระหว่าง 1 - 4 องศาเซลเซียส โดยเฉพาะบนพื้นผิวกระเบื้องหลังคา ที่สามารถรักษาความเงางามแต่ลดอุณหภูมิได้ เมื่อเทียบกับแผ่นกระเบื้องหลังคาที่ไม่มีการพ่นสเปรย์

ทางทีมยังได้ทำการทดสอบในบ้านจำลอง 2 ประเภท เป็นบ้านจำลองขนาดเล็ก  ที่มีการระบายอากาศได้ดี เป็นบ้านที่มีหน้าต่างเยอะมาก โดยจาการทดสอบพบว่าสามารถลดอุณหภูมิลงได้ในช่วง 1 - 2 องศาเซลเซียส

แต่ว่าถ้าไปทดสอบในบ้านปิด เช่น บ้านที่ปิดหน้าต่าง หรือเป็นบ้านคอนเทนเนอร์ จะสามารถลดอุณหภูมิได้ถึงระดับ 3 - 4 องศาเซลเซียส ซึ่งทุก 1 องศาที่ลดลงไปได้ จะสามารถลดค่าไฟลงได้ประมาณ 10 เปอร์เซนต์ หมายความว่า บ้านของเราจะสามารถลดค่าไฟลงได้ถึง 5 - 15%

จากผลการวิจัยบางส่วน ทีมวิจัยเชื่อว่าสเปรย์ฟิล์มจะสามารถลดค่าไฟฟ้าได้เมื่อพ่นเคลือบพื้นผิวของอาคารหรือบ้านเรือน ดังนั้น สเปรย์นี้ก็อาจจะเป็นประโยชน์โดยตรงกับผู้ที่กำลังมองหาแนวทางลดความร้อนภายในบ้านและอาคาร ซึ่งทีมวิจัยได้มีการร่วมมือกับผู้ผลิตวัสดุก่อสร้าง นำนวัตกรรมดังกล่าวมาใช้กับกระเบื้องหลังคา 

เนื่องจากกระเบื้องหลังคาเป็นพื้นผิวที่โดยยังคงสภาพพื้นผิวให้สวยงามได้ แม้จะถูกพ่นเคลือบด้วยสเปรย์ และสามารถลดอุณหภูมิพื้นผิวได้ดีเมื่อเทียบกับวัสดุอื่นในการทดสอบ เช่น แก้ว หรือซีเมนต์ อย่างไรก็ตาม การจะสร้างโรงงานผลิตกระเบื้องหลังคาที่เคลือบสเปรย์ฟิล์มลดอุณหภูมิพื้นผิวได้ ภาคเอกชนอาจจำเป็นต้องมีเม็ดเงินลงทุนในระดับหลักร้อยหรือแม้แต่หลักพันล้านบาท 

นอกจากนี้ การสร้างสเปรย์ในรูปแบบผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปสำหรับครัวเรือน ยังเป็นไปไม่ได้ปัจจุบัน เนื่องจากการใช้สเปรย์ฟิล์มจะต้องมีองค์ความรู้ในการกำหนดปัจจัยการพ่นต่าง ๆ อย่างละเอียด เพื่อให้ยึดเกาะพื้นผิวได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ และต้องมีเทคโนโลยีสำหรับตรวจสอบคุณภาพการพ่นสเปรย์ 

โดย รศ. ดร.พงศกร ได้อธิบายเกี่ยวกับเรื่องนี้ไว้ว่า ถ้าทางทีมสามารถผลิตตัวสเปรย์ในโรงงานได้ ทางทีมงานจะสามารถปรับหัวสเปรย์ได้อย่างอิสระมากยิ่งขึ้น เพราะจะมี มีมือหุ่นยนต์มาในการฉีดพ่นให้มันเกิดมุมองศา ความร้อน ระยะห่าง ความดัน ทุกด้านให้มันเหมาะสมได้ แล้วทุกแผ่นก็จะมีการเคลือบรูปทรงรูปร่างที่เหมาะสมได้ จึงจะสามารถควบคุมคุณภาพได้ด้วย

แม้ว่าตอนนี้จะยังมีข้อจำกัดในเรื่องการควบคุมคุณภาพของสเปรย์และยังอยู่ในขั้นตอนการวิจัย แต่ด้วยประสิทธิภาพของนวัตกรรม และการมองเห็นโอกาสความเป็นไปได้ในตลาด 

ทางทีมวิจัยจึงได้ก่อตั้งบริษัทขึ้นมา เพื่อรองรับการพัฒนาสเปรย์ฟิล์มลดอุณหภูมิพื้นผิว ไปสู่ระดับเชิงพาณิชย์ในรูปแบบของผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ รวมถึงเป็นการสนับสนุนภาคการศึกษาไปพร้อมกันด้วย

นวัตกรรมสเปรย์ฟิล์มลดอุณหภูมิสำหรับพื้นผิวที่ได้รับการพัฒนาขึ้นนี้ อาจถือได้ว่าเป็นนวัตกรรมล้ำสมัยในระดับโลกเลยก็ว่าได้ โดยเฉพาะด้านการใช้หลักการลดความร้อนด้วยการแผ่รังสี เนื่องจากเป็นนวัตกรรมใหม่ที่เพิ่งมีการค้นพบเมื่อไม่กี่ปีมานี้ 

แต่ด้วยความสามารถ ศักยภาพ และการมองเห็นโอกาสของทีมนักวิจัยไทย บวกกับการสนับสนุนของมหาวิทยาลัยอย่างเต็มที่ จึงเป็นแรงผลักดันให้เกิดเป็นงานวิจัยตีพิมพ์ลงในวารสารวิชาการระดับโลก และต่อยอดสู่นวัตกรรมสเปรย์ลดอุณหภูมิสำหรับพื้นผิว 

ถ้าหากมีการพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์ได้สำเร็จ ก็อาจจะเข้ามาช่วยแก้ปัญหาให้กับบ้านและอาคารที่ต้องเผชิญอากาศร้อน ให้มีอุณหภูมิที่เย็นลงและช่วยลดค่าใช้จ่ายด้านค่าไฟฟ้าได้

ซึ่งคนที่จะได้รับประโยชน์จากสเปรย์ฟิล์มตัวนี้ ไม่ได้มีแค่คนไทย แต่คือคนทั้งโลก ที่กำลังเผชิญกับภัยความร้อนจากอุณหภูมิโลกที่สูงขึ้นร่วมกัน