นวัตกรรมใหม่ จีนพัฒนาซีเมนต์เก็บไฟฟ้า 3 มิติ ปูทางสู่อาคารอัจฉริยะ

ทีมนักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีฮาร์บิน (Harbin Institute of Technology) ร่วมกับสถาบันบัณฑิตวิทยาศาสตร์จีน (Chinese Academy of Sciences) พัฒนาซีเมนต์ชนิดใหม่ที่สามารถกักเก็บและจ่ายพลังงานไฟฟ้าได้ โดยใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ นวัตกรรมนี้มีเป้าหมายเปลี่ยนวัสดุก่อสร้างทั่วไปให้ทำหน้าที่เป็นแหล่งกักเก็บพลังงาน เพื่อให้อาคารในอนาคตสามารถเก็บไฟฟ้าไว้ใช้กับอุปกรณ์ต่าง ๆ ได้โดยไม่ต้องพึ่งพาแบตเตอรี่แยกต่างหากในทุกจุด 

เทคโนโลยีดังกล่าวเรียกว่า ซีเมนต์ซูเปอร์คาปาซิเตอร์ (Cement Supercapacitor) ซึ่งเป็นอุปกรณ์กักเก็บพลังงานไฟฟ้าที่มีจุดเด่นเรื่องการชาร์จและจ่ายไฟได้อย่างรวดเร็ว ต่างจากแบตเตอรี่ทั่วไปที่สามารถเก็บพลังงานได้มากกว่า แต่ใช้เวลาในการชาร์จนานกว่า นักวิจัยนำซีเมนต์มาผสมกับวัสดุคาร์บอนขนาดเล็ก ได้แก่ ท่อคาร์บอนนาโน (Carbon Nanotubes) และคาร์บอนแบล็ค (Carbon Black) เพื่อทำให้ส่วนผสมสามารถนำไฟฟ้าได้ ก่อนนำไปใช้เป็นหมึกสำหรับเครื่องพิมพ์ 3 มิติ

จากนั้นทีมวิจัยใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ พิมพ์ส่วนผสมดังกล่าวลงบนแผ่นคอนกรีตขนาดเล็ก โดยจัดวางเป็นลวดลายคล้ายนิ้วมือสองข้างที่สอดประสานกัน เพื่อให้ไฟฟ้าสามารถเคลื่อนที่ระหว่างส่วนต่าง ๆ ได้สะดวกขึ้น เมื่อซีเมนต์มีความชื้น น้ำและอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าจะเข้าไปอยู่ในช่องว่างเล็ก ๆ ภายในวัสดุ ช่วยให้ระบบสามารถกักเก็บและปล่อยพลังงานไฟฟ้าได้ หลักการนี้ทำให้วัสดุก่อสร้างธรรมดากลายเป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์กักเก็บพลังงาน โดยไม่จำเป็นต้องติดตั้งแบตเตอรี่แบบเดิมลงไปในเนื้อคอนกรีต

⬛️ การจ่ายพลังงานไฟฟ้า

ผลการทดสอบพบว่า ซีเมนต์ชนิดใหม่นี้ยังคงมีความแข็งแรงในการรับแรงกดใกล้เคียงกับคอนกรีตเชิงพาณิชย์บางประเภทที่ใช้ผลิตแผ่นพื้นและบันได ขณะเดียวกันก็สามารถกักเก็บและจ่ายไฟฟ้าได้จริง โดยนักวิจัยนำอุปกรณ์ซูเปอร์คาปาซิเตอร์จำนวน 3 ชุดมาพิมพ์ลงบนแผ่นคอนกรีตเดียวกัน ก่อนเชื่อมต่อวงจรเข้าด้วยกัน และสามารถจ่ายไฟให้หลอด LED ขนาดเล็กสว่างขึ้นได้สำเร็จ อย่างไรก็ตาม การทดลองดังกล่าวยังเป็นการสาธิตในระดับห้องปฏิบัติการ ไม่ได้หมายความว่าซีเมนต์ชนิดนี้สามารถจ่ายไฟให้เครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดใหญ่หรืออาคารทั้งหลังได้แล้ว

แม้ผลการทดลองจะมีแนวโน้มที่ดี แต่เทคโนโลยีนี้ยังมีข้อจำกัด โดยเฉพาะปริมาณพลังงานที่กักเก็บได้ ซึ่งยังน้อยกว่าแบตเตอรี่ทั่วไป รวมถึงประสิทธิภาพที่ลดลงเมื่ออยู่ในสภาพอากาศหนาวจัดประมาณ -18 องศาเซลเซียส นักวิจัยจึงต้องพัฒนาวัสดุให้ทำงานได้ดีขึ้นในสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย พร้อมทดสอบความทนทานและความปลอดภัยในระยะยาว ก่อนนำไปใช้เป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างอาคารจริง

⬛️ การประยุกต์ใช้อาคารอัจฉริยะ

สำหรับการใช้งานในอนาคต นักวิจัยมองว่าซีเมนต์กักเก็บพลังงานอาจนำไปติดตั้งร่วมกับแผงโซลาร์เซลล์ เพื่อเก็บไฟฟ้าที่ผลิตได้ในช่วงกลางวันไว้จ่ายให้กับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานไม่มาก เช่น ไฟฉุกเฉิน ระบบแจ้งเตือนภัย และเซนเซอร์ตรวจวัดสภาพแวดล้อมภายในอาคาร หากสามารถพัฒนาให้ผลิตได้ในปริมาณมากและมีต้นทุนเหมาะสม เทคโนโลยีนี้อาจช่วยให้อาคารในอนาคตไม่ได้ทำหน้าที่เพียงเป็นที่อยู่อาศัยหรือสถานที่ทำงาน แต่ยังสามารถกักเก็บพลังงานไฟฟ้าไว้ใช้ภายในอาคารได้อีกด้วย

งานวิจัยนี้มีชื่อว่าการพัฒนาซูเปอร์คาปาซิเตอร์จากซีเมนต์ด้วยเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ เพื่อกักเก็บพลังงานในโครงสร้างอาคาร ดำเนินการโดยทีมนักวิจัยชาวจีน 3 คน ได้แก่ ไห่ผิง อู๋ (Haiping Wu) และจิง จง (Jing Zhong) จากสถาบันเทคโนโลยีฮาร์บิน (Harbin Institute of Technology) ร่วมกับเหวินไฉ เหริน (Wencai Ren) จากสถาบันวิจัยโลหะ สังกัดสถาบันบัณฑิตวิทยาศาสตร์จีน (Chinese Academy of Sciences) 

ผลงานได้รับการตีพิมพ์ออนไลน์ครั้งแรกเมื่อวันที่ 17 สิงหาคม 2026 และเผยแพร่ในวารสารวิชาการ เอซีเอส นาโน (ACS Nano) ของสมาคมเคมีอเมริกัน ฉบับวันที่ 1 กันยายน 2026 ซึ่งคาดว่า สามารถพัฒนาซีเมนต์ที่รับแรงกดได้พร้อมกับกักเก็บและจ่ายพลังงานไฟฟ้า ซึ่งอาจนำไปต่อยอดเป็นวัสดุก่อสร้างสำหรับอาคารอัจฉริยะในอนาคต