เมธีวิจัยอาวุโส สกว. จากเนคเทคเผยงานวิจัยล่าสุด พัฒนา “กราฟีน” เพื่อตอบสนองการใช้งานใน 10 อุตสาหกรรมเป้าหมายยุค 4.0 โดยเฉพาะระบบกักเก็บพลังงานด้วยกราฟีนสามมิติ และเซนเซอร์คัดกรองเชื้อวัณโรค
ดร.อดิสร เตือนตรานนท์ เมธีวิจัยอาวุโส สกว. และผู้อำนวยการศูนย์นวัตกรรมการพิมพ์อิเล็กทรอนิกส์และอิเล็กทรอนิกส์อินทรีย์ ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค) เปิดเผยถึงงานวิจัยเกี่ยวกับการพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนให้เป็นแบตเตอรี่แห่งอนาคต จากวัสดุกราฟีนและซัลเฟอร์ เพื่อให้มีความจุไฟฟ้าสูงขึ้น 3-5 เท่า สามารถชาร์จแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าให้วิ่งได้ในระยะทางที่ไกลขึ้นต่อการชาร์จ 1 ครั้ง ข้อดีของแบตเตอรี่นี้ คือ ราคาถูก เพราะสารซัลเฟอร์มีอยู่มากมาย และราคาไม่แพง
นอกจากนี้ยังมีงานวิจัยระบบกักเก็บพลังงานแบบไฮบริด คือ แบตเตอรี่บวกกับตัวเก็บประจุยิ่งยวด หรือที่เรียกว่า “Supercapacitors” หรือ “Ultracapacitor” ซึ่งทำจากวัสดุกราฟีนเช่นกัน หลักการคือตัวเก็บประจุยิ่งยวดจะทำหน้าที่เก็บประจุโดยใช้หลักการของกายภาพ ให้ประจุวิ่งไปเกาะที่ขั้วไฟฟ้าที่มีรูพรุนสูง ๆ เหมือนฟองน้ำที่มีรูพรุนเยอะ ๆ ก็จะเก็บประจุได้เยอะ ขณะเดียวกันก็คายประจุได้รวดเร็วมากขึ้นด้วย เหมาะกับการเอาไปผนวกกับแบตเตอรี่ให้มีความสามารถในการชาร์จหรืออัดประจุได้สูง โดยคณะวิจัยได้พัฒนาเป็นแบตเตอรี่แบบเหรียญเช่นเดียวกับแบตเตอรี่นาฬิกา สามารถกักเก็บพลังงานได้ภายในเวลาประมาณ 20 นาที
สำหรับงานวิจัยภายใต้ทุนส่งเสริมกลุ่มวิจัย “เมธีวิจัยอาวุโส สกว.” ซึ่งทีมวิจัยจะมุ่งพัฒนากราฟีนให้มีสมบัติเพิ่มขึ้นใน 3 ส่วนงานหลัก ได้แก่ ส่วนแรกเป็นการพัฒนาแอปพลิเคชันเซนเซอร์ และระบบการกักเก็บพลังงาน โดยพัฒนา “กราฟีนสามมิติ” ด้วยการใช้เครื่องปลูกกราฟีนด้วยไอระเหยเคมี นำไอก๊าซที่มีองค์ประกอบของคาร์บอนมาเกาะเรียงตัวกันเป็นโครงสร้างกราฟีนบนผิววัสดุที่ต้องการ เช่น แก้ว พลาสติก ขณะที่งานส่วนที่สอง คือ ระบบเปลี่ยนพลังงานด้วยกราฟีน โดยทำโซลาร์เซลล์ที่โค้งงอได้และพิมพ์ได้ ซึ่งมีภาคเอกชนร่วมทำวิจัยด้วย เพื่อนำไปใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมโซลาร์เซลล์ ให้เป็นฟิล์มที่ม้วนโค้งได้ หรือนำไปแปะบนกระจกประกอบในอาคาร ซึ่งจะทำให้สามารถเก็บพลังงานไว้ในตัวอาคาร และยังมองเห็นภายนอกอาคารได้ และส่วนสุดท้ายคือ 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"
ดร.อดิสรเผยอีกว่า สามารถนำเซนเซอร์ไปตรวจวิเคราะห์ในอุตสาหกรรมการแพทย์ หรือใช้เซนเซอร์ตรวจหาเชื้อโรคเพื่อสร้างความปลอดภัยอาหารในอุตสาหกรรมเกษตรและอาหาร ส่วนอุตสาหกรรมดิจิทัลได้ใช้กราฟีนในแก๊สเซนเซอร์และเซนเซอร์ทางเคมีประกอบรวมเข้าไปในระบบบ้านอัจฉริยะหรือเมืองอัจฉริยะ ขณะที่อุตสาหกรรมโลจิสติกส์สามารถใช้เป็นส่วนประกอบของฉลากอัจฉริยะ ซึ่งเป็นการเทคโนโลยีระบุตัวตนด้วยสัญญาณคลื่นวิทยุ เป็นชิปสำหรับเข้าออกอาคาร ใช้แทนบาร์โค้ดบนบัตรประจำตัวพนักงาน หรือเป็นชิปสำหรับคลังสินค้าใช้กราฟีนติดบนสินค้าทำให้ไม่ต้องเสียเวลานับสินค้าทีละชิ้น
"ชิปดังกล่าวในอนาคตจะตอบโจทย์ห้างสรรพสินค้าอัจฉริยะที่ลูกค้าสามารถเลือกซื้อสินค้าแล้วเดินถือออกมาคิดเงินด้วยการตัดบัญชีผ่านมือถือได้ทันที สร้างความสะดวกรวดเร็ว หรือแม้แต่ปัญญาประดิษฐ์ที่จะมาทำงานแทนมนุษย์ในบางภารกิจ ก็ใช้กราฟีนช่วยให้วัสดุที่สร้างเป็นหุ่นยนต์มีความแข็งแรงมากขึ้น น้ำหนักเบาขึ้น เช่น ชิ้นส่วนแขนของหุ่นยนต์ ทำให้ใช้พลังงานน้อยลง หรือเซนเซอร์กราฟีนติดในตัวหุ่นยนต์เพื่อรับรู้การสัมผัส มีประสาทสัมผัสที่ไวขึ้น”
