ภายใต้สภาวะโลกเดือดส่งผลกระทบต่างๆ มากมายต่อสิ่งแวดล้อม ความเป็นอยู่ กิจวัตร การดำเนินชีวิตของมนุษย์อย่างไม่ต้องสงสัย ด้วยอุณหภูมิของโลกที่สูงเพิ่มมากขึ้น ทำให้ปริมาณการใช้เครื่องปรับอากาศสูงขึ้นเช่นเดียวกัน ส่งผลต่อความต้องการพลังงานไฟฟ้าที่สูงมากขึ้นทำให้ต้องเพิ่มกำลังการผลิตพลังงานไฟฟ้า ซึ่งวัตถุดิบในการผลิตพลังงานไฟฟ้าก็เป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่ส่งผลต่อภาวะโลกเดือดกลายเป็นเหมือนวังวนที่ไม่จบสิ้น หนทางของการแก้ไขปัญหามีแนวโน้มไปที่การใช้พลังงานสะอาด และการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ

การระบายความร้อนแบบแผ่รังสี (Radiative cooling) เป็นหนึ่งวิธีที่สามารถนำมาปรับใช้กับวัสดุเพื่อลดอุณหภูมิโดยไม่ใช้พลังงานไฟฟ้า การระบายความร้อนแบบแผ่รังสีเป็นการอาศัยหลักการตามธรรมชาติของโลกเราเนื่องจากชั้นบรรยากาศของโลกมีช่องว่างที่ไม่ดูดซับรังสีความร้อนในช่วง 8 – 13 ไมโครเมตร เรียกว่า หน้าต่างบรรยากาศ (Atmospheric window) เปรียบเทียบเหมือนกับโลกแง้มประตูหน้าต่างระบายความร้อนเอาไว้  หากวัสดุถูกพัฒนาให้สามารถปลดปล่อยรังสีความร้อนในช่วงนี้มากพอ ก็จะสามารถปลดปล่อยรังสีความร้อนวัสดุตามหลักฟิสิกส์

รองศาสตราจารย์ พงศกร กาญจนบุษย์ และทีมนักศึกษาจากกลุ่มสาขาวิชาวัสดุศาสตร์และนวัตกรรมวัสดุ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล ได้พัฒนานวัตกรรมวัสดุระบบความร้อนแบบใหม่ ที่ใช้หลักการ “การแผ่รังสี” เพื่อลดความร้อนจากพื้นผิวสิ่งที่โดดเด่นคือ การออกแบบพื้นผิววัสดุให้เป็นรูปทรงหยดน้ำ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการระบายความร้อนผ่านการแผ่รังสีได้ดีขึ้น โดยใช้สารเคมีในปริมาณน้อย และสามารถผลิตในระดับอุสาหกรรมด้วย เทคนิคการฉีดพ่น (Spray coating) ทีมวิจัยได้ทดสอบวัสดุนี้โดยเคลือบบนวัสดุต่าง ๆ เช่น แก้ว กระจก แผ่นโลหะ ปูน และกระเบื้องหลังคา พบว่าวัสดุนี้ช่วยลดอุณหภูมิพื้นผิวแตกต่างกันไป ตามผลดังนี้

• แก้ว ลดความร้อนโดยเฉลี่ยได้ 0.84 องศาเซลเซียส
• กระจก ลดความร้อนโดยเฉลี่ยได้ 0.82 องศาเซลเซียส
• แผ่นโลหะ ลดความร้อนโดยเฉลี่ยได้ 0.25 องศาเซลเซียส
• แผ่นไม้ ลดความร้อนโดยเฉลี่ยได้ 2.20 องศาเซลเซียส
• ปูน ลดความร้อนโดยเฉลี่ยได้ 1.03 องศาเซลเซียส
• กระเบื้องหลังคา ลดความร้อนโดยเฉลี่ยได้ 1.21 องศาเซลเซียส

และเมื่อเปรียบเทียบกับสินค้าในท้องตลาดที่มีความสามารถในการลดความร้อน โดยใช้หลักการแผ่รังสีความร้อนเหมือนกันแล้ว วัสดุเคลือบด้วยสเปรย์ฟิล์มบางสามารถที่จะลดความร้อนได้ใกล้เคียงและมีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับสินค้าในท้องตลาด
 

การระบายความร้อนด้วยการแผ่รังสีมีโอกาสสำคัญในการลดการใช้พลังงานในการทำความเย็นในอนาคต  โดยมีความสอดคล้องกับเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืน (SDGs) หลายประการ เนื่องจากช่วยส่งเสริม

การใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม และสนับสนุนการพัฒนาที่ยั่งยืนในด้านต่างๆ ดังนี้

• SDG 7: พลังงานสะอาดที่ทุกคนเข้าถึงได้ (Affordable and Clean Energy) เป็นการลดภาระการใช้พลังงานจากเครื่องปรับอากาศช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน (เป้าหมาย 7.3) และลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานในระยะยาว
• SDG 9: อุตสาหกรรม นวัตกรรม และโครงสร้างพื้นฐาน (Industry, Innovation, and Infrastructure) ด้วยการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานที่ยั่งยืนและประยุกต์ใช้เทคโนโลยีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม (เป้าหมาย 9.4) ผ่านการใช้วัสดุเคลือบที่ปรับปรุงประสิทธิภาพพลังงานและส่งเสริมการพัฒนาทางอุตสาหกรรม
• SDG 11: เมืองและชุมชนที่ยั่งยืน (Sustainable Cities and Communities) มีส่วนในการลดอุณหภูมิในเขตเมือง ช่วยลดมลพิษทางอากาศและลดการใช้พลังงานในอาคาร (เป้าหมาย 11.6)
• SDG 12: การผลิตและการบริโภคที่ยั่งยืน (Responsible Consumption and Production) ด้วยกระบวนการผลิตวัสดุที่มีประสิทธิภาพและใช้ทรัพยากรอย่างคุ้มค่า (เป้าหมาย 12.2) ช่วยลดการสิ้นเปลืองและสนับสนุนการพัฒนาที่ยั่งยืน
• SDG 13: การรับมือการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (Climate Action) มีส่วนช่วยในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกผ่านการลดการใช้พลังงาน ช่วยสนับสนุนมาตรการในการจัดการผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (เป้าหมาย 13.2)
• SDG 15: ระบบนิเวศบนบก (Life on Land) เป็นการลดความร้อนในสิ่งแวดล้อมและสนับสนุนการพัฒนาพื้นที่สีเขียวในเมือง ช่วยฟื้นฟูและปกป้องระบบนิเวศบนบก จากความต้องการในการผลิตพลังงานที่มากขึ้นทุกปี (เป้าหมาย 15.3)           

  ด้วยความสำคัญของงานวิจัยนี้ ปัจจุบัน รองศาสตราจารย์พงศกร และทีมได้เริ่มพัฒนาและต่อยอดงานวิจัยนี้ ร่วมกับศูนย์วัสดุลดความร้อนและประหยัดพลังงาน คณะวิทยาศาสตร์ ม. มหิดล เพื่อให้สามารถนำไปใช้ได้จริง โดยเริ่มเปิดบริษัท Startup ในนาม “PASSI-COOL”  โดยมองว่างานดังกล่าวมีประสิทธิภาพในการไปใช้กับวัสดุสำหรับสิ่งก่อสร้าง และอื่นๆ
ทางสตาร์ทอัพมีแผนในการทำธุรกิจ 2 รูปแบบ ได้แก่
1. แบบ B2B จากการหาพาร์ทเนอร์พัฒนาผลิตภัณฑ์ร่วม เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ลดความร้อนด้วยการแผ่รังสี
2. แบบ B2C ด้วยการบริการเคลือบสิ่งก่อสร้างเดิมที่มีอยู่แล้ว เพื่อเพิ่มความสามารถในการลดอุณหภูมิให้กับลูกค้า

จากการคาดการเบื้องต้น ถ้าเราลดอุณหภูมิของอาคารลงเพียง 1 – 2 องศาเซลเซียส โดยการใช้วัสดุระบายความร้อนด้วยการแผ่รังสีที่ถูกพัฒนาขึ้น จะลดการใช้พลังงานของเครื่องปรับอากาศได้ 10 – 20 เปอร์เซ็นต์

ในแง่ของการลงทุน: หากเลือกใช้วัสดุแบบ ติดตั้งหลังคาสำเร็จรูปที่มีคุณสมบัติแผ่รังสีความร้อน จะสามารถคืนทุนภายในประมาณ 9 เดือน และสำหรับการนำวัสดุแบบ เคลือบลงบนอาคารที่มีอยู่แล้ว จะสามารถคืนทุนภายในประมาณ 30 เดือน หลังจากถึงจุดคุ้มทุนแล้ว ผู้ใช้งานจะเริ่มได้รับกำไรในรูปแบบของ การลดค่าใช้จ่ายด้นไฟฟ้าในระยะยาว

สำหรับผลงานวิจัย “กรรมวิธีการขึ้นรูปฟิล์มบางระบายความร้อนด้วยการแผ่รังสีด้วยการฉีดพ่น” ที่ทีมวิจัยพัฒนาร่วมกับศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (MTEC) และศูนย์ความเป็นเลิศทางฟิสิกส์ (THEP) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งในการพัฒนานวัตกรรมสเปรย์ลดอุณหภูมินั้น ได้ถูกตีพิมพ์ผลงานในวารสารวิชาการนานาชาติระดับ Top3% สาขา engineering ที่มีค่า impact factor สูงถึง 8.9 ชื่อผลงาน “Radiative cooling film enabled by droplet-like infrared hot spots via low-cost and scalable spray-coating process for tropical regions” โดยถูกตอบรับให้ตีพิมพ์ เมื่อวันที่ 17 กุมภาพันธ์ 2567 ที่ผ่านมา และได้จดสิทธิบัตรการประดิษฐ์เป็นที่เรียบร้อยแล้ว

 

รองศาสตราจารย์ พงศกร กาญจนบุษย์ และทีมงาน มีจุดมุ่งหมายในการพัฒนาวัสดุลดความร้อนด้วยการแผ่รังสีในรูปแบบต่างๆ เริ่มต้นจากการพัฒนาภัณฑ์ลดความร้อนด้วยการแผ่รังสีสำหรับวัสดุก่อสร้าง และต่อยอดสู่วัสดุด้านอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับการลดอุณหภูมิ อาทิเช่น โรงเรือน พลาสติกห่อหุ้มพืชผักผลไม้ และอื่น ๆ