Nanotechnology นาโนเทคโนโลยี เปลี่ยนผ่านสู่พลังงานสีเขียว

- Advertisement -

8 สิงหาคม 2569

Nanotechnology’s Green Energy Revolution

“….นาโนเทคโนโลยีกำลังก้าวข้ามจากการใช้งานเพื่อความแข็งแรงเพียงอย่างเดียว มาเป็นการบูรณาการร่วมกับปัญญาประดิษฐ์ และเทคโนโลยีชีวภาพเพื่อสร้างผลลัพธ์ที่ยั่งยืน….”

นาโนเทคโนโลยี Nanotechnology คือ การจัดการสสารเล็กจิ๋วในระดับอะตอม โมเลกุล และซูเปอร์โมเลกุล Atomic, Molecular & Supramolecular Scale ซึ่งโดยทั่วไปมีขนาดอยู่ที่ระหว่าง 1 – 100 นาโนเมตร Nanometers .. ในระดับนี้ วัสดุ Materials มักแสดงคุณสมบัติทางกายภาพ เคมี และชีวภาพที่เป็นเอกลักษณ์ Unique Physical, Chemical & Biological Properties ซึ่งแตกต่างอย่างมากจากวัสดุ “ขนาดใหญ่ Bulk” ทั่วไป ..

ปัจจุบัน นาโนเทคโนโลยี Nanotechnology เป็นกลไกหลักสำหรับการเปลี่ยนผ่านสู่พลังงานสะอาดสีเขียวทั่วโลก Primary Engine for the Global Clean & Green Energy Transition โดยเปลี่ยนจุดสนใจจากวัสดุขนาดใหญ่ Bulk Materials ไปสู่การออกแบบทางวิศวกรรมในระดับอะตอม Atomic – Level Engineering .. ภายในปี 2569 สาขานี้ ได้ก้าวข้ามแนวคิดในห้องปฏิบัติการ Laboratory Concepts ไปสู่การประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมที่มีความสำคัญสูง High – Stakes Industrial Applications โดยเฉพาะอย่างยิ่งการแก้ไขปัญหาคอขวดด้านประสิทธิภาพของพลังงานหมุนเวียน Efficiency Bottlenecks of Renewable Energy ..

Nanotechnology – an Overview / Subject Area: Agricultural & Biological Sciences | Credit: ScienceDirect

เป็นที่ชัดเจนว่า นาโนเทคโนโลยี Nanotechnology ได้เร่งการเปลี่ยนผ่านสู่พลังงานสะอาดสีเขียว Accelerates the Clean & Green Energy Transition โดยการเพิ่มประสิทธิภาพ Enhancing Efficiency, ลดต้นทุน Reducing Costs และเพิ่มความทนทานของระบบพลังงานหมุนเวียน Increasing the Durability of Renewable Systems .. นวัตกรรมที่สำคัญ Key Innovations ได้แก่ เซลล์แสงอาทิตย์เพอร์รอฟสไกต์ Perovskite Solar Cells, แบตเตอรี่กราฟีนความจุสูง High – Capacity Graphene Batteries และการเคลือบนาโนสำหรับกังหันลมที่ทนทาน Durable Wind Turbine Nanocoatings .. นอกจากนี้ยังช่วยให้การจัดเก็บพลังงาน มีประสิทธิภาพมากขึ้น Superior Energy Storage, การผลิตไฮโดรเจนที่มีประสิทธิภาพ Efficient Hydrogen: H₂ Production และการดักจับคาร์บอนขั้นสูง Advanced Carbon Capture มาพร้อมด้วย ..

ทั้งนี้ การประยุกต์ใช้งานที่สำคัญ Key Applications ในการเปลี่ยนผ่านสู่พลังงานสะอาดสีเขียว Clean & Green Energy Transition นั้น สรุปเป็นประเด็นสำคัญได้ดังนี้ :-

1. เซลล์แสงอาทิตย์ขั้นสูง Advanced Solar Photovoltaics: PVs : เซลล์ซิลิคอนแบบดั้งเดิม Traditional Silicon: ₁₄Si Cells กำลังเข้าใกล้ขีดจำกัดประสิทธิภาพตามทฤษฎีแล้ว Approaching their Theoretical Efficiency Limits อยู่ที่ 29 – 30 % เท่านั้น ในขณะที่นาโนเทคโนโลยี Nanotechnology สามารถก้าวข้ามขีดจำกัดเหล่านี้ไปได้ โดยการควบคุมปฏิสัมพันธ์ของแสง กับสสาร Manipulating How Light Interacts with Matter ด้วยศักยภาพที่จะผลักดันประสิทธิภาพให้สูงขึ้นถึง 40 – 60 % ขึ้นไป ภายใต้สภาวะการทดลองภาย ในปี 2569 – 2573 .. ทั้งนี้ นาโนเทคโนโลยี Nanotechnology ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพให้เหนือกว่าแผงโซลาร์เซลล์ซิลิคอนแบบดั้งเดิม โดยใช้ควอนตัมดอท Quantum Dots และนาโนคริสตัลเพอร์รอฟสไกต์ Perovskite Nanocrystals .. วัสดุเหล่านี้ ทำให้ได้เซลล์แสงอาทิตย์ที่บางเฉียบกว่า ยืดหยุ่น และมีประสิทธิภาพมากขึ้น Thinner, Flexible & More Efficient Solar Cells .. การพัฒนาในอนาคตที่อาจเกิดขึ้นได้ ได้แก่ สีพ่นโซลาร์เซลล์สำหรับพื้นผิวอาคาร Spray – On Solar Paint for Building Surfaces เป็นต้น ซึ่งภาพรวมทั้งหมด สามารถสรุปเป็นตัวอย่างเซลล์แสงอาทิตย์ขั้นสูง Advanced Solar Photovoltaics: PV จากนาโนเทคโนโลยี Nanotechnology ที่สำคัญ ตัวอย่างเช่น :-

– วัสดุนาโนเพอร์รอฟสไกต์ Perovskite Nanomaterials : วัสดุเหล่านี้ มีประสิทธิภาพมากกว่า 32 – 34 % ในเซลล์แบบแทนเดม Tandem Cells ซึ่งนำสารกึ่งตัวนำ 2 ชนิดมาวางซ้อนทับกัน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการแปลงแสงให้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้สูงขึ้นอีกมาก .. ช่องว่างพลังงานที่ปรับได้ Tunable Bandgaps ทำให้สามารถดักจับส่วนต่าง ๆ ของช่วงคลื่นสเปกตรัมแสงอาทิตย์ Solar Spectrum ที่ซิลิคอน Silicon: ₁₄Si Cells ไม่สามารถดักจับได้ ..

– ควอนตัมดอท Quantum Dots : ควอนตัมดอท Quantum Dots: QDs คือ ผลึกขนาดนาโนของสารกึ่งตัวนำ Semiconductor Nanocrystals ที่มีขนาดเล็กมากเพียง 2 – 10 นาโนเมตร Nanometers .. พวกมันสามารถ “ปรับแต่ง Tuned” ให้เข้ากับความยาวคลื่นเฉพาะได้อย่างแม่นยำ .. ความก้าวหน้าล่าสุดในการสร้างเอ็กซิตอนหลายตัว Multi – Exciton Generation: MEG ทำให้โฟตอน Photon เพียงตัวเดียวสามารถกระตุ้นอิเล็กตรอน Electrons หลายตัว ซึ่งอาจเพิ่มกระแสไฟฟ้าได้เป็น 2 เท่า .. ทั้งนี้ เซลล์แสงอาทิตย์รุ่นทดลองใหม่ล่าสุด Experimental Next – Generation Solar Cells ที่พัฒนาขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีควอนตัมดอท Quantum Dot Technology ได้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพการแปลงโฟตอนเป็นอิเล็กตรอน Photon – to – Electron Conversion Efficiency สูงถึง 66.4 % ในสภาวะห้องปฏิบัติการ โดยการดักจับแสงอินฟราเรด Capturing Infrared Light ..

– สารเคลือบนาโนแบบทำความสะอาดตัวเอง Self – Cleaning Nanocoatings : พวกมัน คือ เทคโนโลยีการเคลือบพื้นผิวด้วยสารที่มีอนุภาคขนาดเล็กระดับนาโนเมตร และเล็กกว่าเส้นผมหลายพันเท่า เพื่อปรับสภาพพื้นผิวให้มีความเรียบเนียนพิเศษ หรือมีโครงสร้างพิเศษที่ช่วยลดการยึดเกาะของสิ่งสกปรก ฝุ่นละออง คราบน้ำ หรือคราบไขมัน ทำให้อนุภาคสกปรกหลุดออกได้ง่ายเมื่อโดนน้ำ เช่น น้ำฝน หรือลมพัดผ่าน โดยไม่ต้องใช้วิธีการทำความสะอาดแบบดั้งเดิม เช่น การขัดถู .. ปัจจุบัน สารเคลือบนาโนแบบกันน้ำ และป้องกันการสะท้อนแสง Hydrophobic & Anti – Reflective Nanocoatings คือ มาตรฐานในฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ เพื่อ “ป้องกันสิ่งสกปรก Prevent Soiling” และการสะสมของฝุ่น ซึ่งสามารถลดผลผลิตได้ถึง 25 % เป็นต้น ..

Advanced Solar Photovoltaics: PV / Small Size Nanomaterial Perovskite Cells / Thin – Film Solar Cells & Modules | Credit: Imec VZW

2. ขอบเขต “โมเลกุลเพื่อพลังงาน Molecules for Energy” : การเปลี่ยนผ่านไปสู่เศรษฐกิจไฮโดรเจน Transition to a Hydrogen: H₂ Economy นั้น พึ่งพาตัวเร่งปฏิกิริยา Catalysts ที่ไม่ต้องใช้โลหะหายาก และราคาแพง Don’t Depend on Rare, Expensive Metals อย่างเช่นแพลทินัม Platinum: ₇₈Pt เป็นต้น .. ปัจจุบัน “โมเลกุลแห่งพลังงาน Molecules for Energy” ได้กลายเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งในการลดคาร์บอนในภาคอุตสาหกรรมหนัก Hard – to – Abate Sectors เช่น เหล็กกล้า Steel, ซีเมนต์ Cement และการขนส่งทางไกล Long – Distance Transportation ซึ่งกำลังไฟฟ้าปกติเข้าไม่ถึง Conventional Electricity is Unavailable .. ทั้งนี้ พวกมัน คือ สารเคมี หรือโมเลกุล Chemical Substances or Molecules ที่มีการกักเก็บพลังงานไว้ภายในโครงสร้าง Store Energy within Their Structure ซึ่งสามารถเปลี่ยนพลังงานที่สะสมอยู่นั้นให้กลายเป็นพลังงานรูปแบบอื่นได้ Converted into Other Forms of Energy ผ่านปฏิกิริยาเคมี ตัวอย่างเช่น :-

– ตัวเร่งปฏิกิริยาไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen Catalysis : งานวิจัยในปี 2569 เน้นโครงสร้างเฮเทอโร Heterostructures ของนิกเกล Nickel: ₂₈Ni – เหล็ก Iron: ₂₆Fe และวัสดุนาโนแผ่นบางระดับอะตอม Atomic – Level Nanosheet Materials ที่รู้จักกันในชื่อ MXenes หรือ Two – Dimensional Transition Metal Carbides ที่มีประสิทธิภาพเทียบเท่าโลหะมีค่าในราคาที่ต่ำกว่าอย่างมาก .. ทั้งนี้ พวกมัน ถูกใช้ในงานสะสมพลังงาน เช่น แบตเตอรี่ Batteries, ซูเปอร์คาปาซิเตอร์ Supercapacitors เป็นต้น รวมทั้งใช้ในอุปกรณ์เซนเซอร์ Sensors, โล่ป้องกันสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้า EMI Shielding และงานวิจัยด้านการแพทย์ Medical Research ไปพร้อมด้วย ..

– เมมเบรนโครงสร้างนาโน Nanostructured Membranes : Nanostructured Membranes คือ แผ่นเยื่อกรองสังเคราะห์ที่ถูกออกแบบ และสร้างขึ้นให้มีโครงสร้างระดับนาโนเมตร และเล็กกว่า 100 นาโนเมตร หรือมีรูพรุนขนาดนาโนเมตร ทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการแยกสารที่ละเอียดมากในระดับโมเลกุล ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่ก้าวหน้ากว่าเมมเบรนแบบดั้งเดิมเป็นอย่างมาก .. ทั้งนี้ เมมเบรนเหนี่ยวนำโปรตอนแบบใหม่ New Proton – Conductive Membranes ขนาด 1 – 5 นาโนเมตร Nanometers ในเซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cells ช่วยให้การขนส่งไอออนเร็วขึ้น Faster Ion Transport และมีความหนาแน่นของพลังงานสูงขึ้น Higher Power Density ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการขนส่งขนาดใหญ่ เช่น การขนส่งทางเรือ Shipping และการบิน Aviation ..

– การจัดเก็บไฮโดรเจน Hydrogen: H₂ Storage : โครงสร้างโลหะอินทรีย์ Metal – Organic Frameworks: MOFs ทำหน้าที่เป็น “ฟองน้ำโมเลกุล Molecular Sponges” โดยใช้พื้นที่ผิวภายในขนาดใหญ่ Using their Massive Internal Surface Area ในการจัดเก็บไฮโดรเจนอย่างปลอดภัย Store Hydrogen: H₂ Safely ที่ความดันต่ำกว่าถังเก็บแบบดั้งเดิม .. ทั้งนี้ MOFs ทำหน้าที่เป็นวัสดุดูดซับ Adsorbent ที่กักเก็บโมเลกุลไฮโดรเจน Hydrogen: H₂ Molecule ไว้ภายในพื้นผิวรูพรุน Porous Surface ที่มีขนาดใหญ่มาก โดย MOFs ปริมาณเพียง 1 กรัม สามารถมีพื้นที่ผิวภายในเท่ากับสนามฟุตบอลหลายสนาม หรือสูงกว่าวัสดุรูพรุนอื่นทั่วไป เช่น ซีโอไลต์ Zeolites: (MAlO₂)(SiO₂)_x(H₂O)_y และคาร์บอน Carbon: ₆C เป็นต้น ..

A Review on Current Trends in Potential Use of Metal – Organic Framework: MOF for Hydrogen: H₂ Storage | Credit: ScienceDirect

3. การจัดเก็บพลังงาน และแบตเตอรี่รุ่นใหม่ Next – Gen Energy Storage & Batteries : เพื่อรองรับโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานลม และแสงอาทิตย์ที่ไม่สม่ำเสมอ Grid Powered by Intermittent Wind & Solar Energy นั้น การจัดเก็บพลังงาน Energy Storage จะต้องมีความหนาแน่น และทนทานมากขึ้น Denser & More Durable .. วัสดุนาโน Nanomaterials เช่น กราฟีน Graphene และซิลิคอนนาโนไวร์ Silicon Nanowires ด้วยคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่เหนือกว่า หรือความสามารถในการนำความร้อนที่โดดเด่น สามารถช่วยเพิ่มความจุของชุดแบตเตอรี่ Increase Battery Capacity และทำให้การชาร์จรวดเร็วขึ้น Enable Faster Charging สำหรับยานยนต์ไฟฟ้า Electric Vehicles: EVs และการจัดเก็บพลังงานบนโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้า Power Grid Storage ตัวอย่างเช่น :-

– ขั้วบวกซิลิคอน Silicon Anodes : ด้วยการใช้อนุภาคนาโนของซิลิคอน Silicon Nanoparticles หรือซิลิคอนนาโนไวร์ Silicon Nanowires ผู้ผลิตชุดแบตเตอรี่ ได้แก้ปัญหาการ “บวม Swelling” และ “การแตกร้าวระหว่างการชาร์จ Cracking During Charge” ของซิลิคอน Silicon: ₁₄Si ได้สำเร็จ ส่งผลให้แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า EV Batteries มีความหนาแน่นมากกว่า 250 Wh/Kg ..

– อิเล็กโทรไลต์แบบของแข็ง Solid – State Electrolytes: SSEs : เยื่อผ่านเมมเบรนนาโนคอมโพสิต Nanocomposite Membranes กำลังเข้ามาแทนที่อิเล็กโทรไลต์เหลว Replacing Liquid Electrolytes ช่วยลดความเสี่ยงจากไฟไหม้ เพิ่มความหนาแน่นพลังงาน และทำให้ชาร์จเร็วมากขึ้นจาก 0 – 80 % ในเวลาไม่ถึง 10 นาที ..

– การขุดหาโลหะหายากจากขยะอิเล็กทรอนิกส์ Urban Mining from e – Waste : นาโนเทคโนโลยี Nanotechnology กำลังถูกนำมาใช้เพื่อ “สกัด Leach” แร่ธาตุหายาก Rare Earth Elements เช่น ลิเธี่ยม Lithium: ₃Li, โคบอลต์ Cobalt: ₂₇Co, นิกเกิล Nickel: ₂₈Ni จากขยะอิเล็กทรอนิกส์ e – Waste อย่างเลือกสรร และสร้างวงจรชีวิตหมุนเวียนสำหรับวัสดุแบตเตอรี่ Creating a Circular Lifecycle for Battery Materials โดยไม่จำเป็นต้องการพึ่งพาการทำเหมืองแบบดั้งเดิม ทั้งนี้ ในปี 2569 นี้ นาโนเทคโนโลยี Nanotechnology ได้ก้าวหน้าไปมากจนสามารถแยกสกัดแร่ธาตุมีค่าสูงเหล่านี้ออกมาได้อย่างเฉพาะเจาะจง และมีความบริสุทธิ์สูง ..

4. การดักจับคาร์บอน และประสิทธิภาพ Carbon Capture & Efficiency : นอกเหนือจากการผลิตกำลังไฟฟ้า Beyond Generation แล้ว นาโนเทคโนโลยี Nanotechnology ยังทำให้ระบบที่มีอยู่นั้น สะอาด และมีประสิทธิภาพมากขึ้น จนถึงวันนี้ นาโนเทคโนโลยี Nanotechnology ด้วยวัสดุโครงข่ายโลหะอินทรีย์ Metal – Organic Frameworks: MOFs ซึ่งเป็นวัสดุนาโนที่มีรูพรุนสูงมาก Highly Porous Nanomaterials ช่วยให้สามารถดักจับ CO₂ ความเข้มข้นต่ำจากอากาศโดยตรงได้สำเร็จ ทำให้ระบบดักจับมีความคล่องตัว และทำได้จริงในวงกว้าง รวมทั้งการใช้ของเหลวนาโน Nanofluids สำหรับการจัดการความร้อน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน Thermal Conductivity และเพิ่มการนำความร้อนได้สูงกว่า 33 % เมื่อเทียบกับของเหลวทั่วไป ส่งผลให้สามารถยกระดับการระบายความร้อนได้อย่างเหนือชั้นในระบบที่ต้องการประสิทธิภาพสูง เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ Electronic Devices, แบตเตอรี่ Batteries และอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนต่าง ๆ Various Heat Exchangers ตัวอย่างเช่น :-

– ของเหลวนาโนสำหรับการจัดการความร้อน Nanofluids for Thermal Management : การกระจายนาโนอนุภาค Dispersing Nanoparticles ลงในสารหล่อเย็นทางอุตสาหกรรม Industrial Coolants สามารถเพิ่มการนำความร้อนได้เป็น 2 เท่า ตลอดจนลดพลังงาน Reducing the Energy ที่จำเป็นสำหรับการระบายความร้อนในศูนย์ข้อมูล Data Centers และโรงไฟฟ้า Power Plants ได้อย่างยอดเยี่ยม .. ทั้งนี้ ตัวอย่างการใช้ของเหลวนาโน Nanofluids โดยเฉพาะการเติมอนุภาคนาโนกราฟีน Graphene Nanoparticles ลงในของเหลวพื้นฐาน เช่น น้ำ Water, น้ำมัน Oil และเอทิลีนไกลคอล Ethylene Glycol: EG เป็นต้นนั้น คือ เทคโนโลยีขั้นสูงที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อน Thermal Conductivity อย่างมีนัยสำคัญสำหรับการจัดการความร้อน ซึ่งสามารถนำไปประยุกต์ใช้งานได้ในระบบแลกเปลี่ยนความร้อน Heat Exchange Systems, อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ Electronic Devices และเครื่องยนต์ Engines ..

– นาโนเมมเบรนสำหรับการดักจับคาร์บอน Nano – Membranes for Carbon Capture : นาโนเมมเบรน Nano – Membranes ที่มีรูพรุน และคัดเลือกได้สูง Highly Selective หรือนาโนคาร์บอน Nanocarbons และวัสดุโครงข่ายรูพรุน Nanoporous Materials เช่น ท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes: CNTs และกราฟีน Graphene ที่มีพื้นผิวจำเพาะสูงมาก สามารถ “กรอง Sieve” CO₂ จากก๊าซไอเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม Industrial Flue Gases ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และใช้พลังงานน้อยกว่าเครื่องดักจับคาร์บอนด้วยสารเคมีแบบดั้งเดิม .. ทั้งนี้ พวกมัน มีบทบาทสำคัญในการทำให้ระบบการทำงาน Operating Systems มีความสะอาด Clean, เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม Environmentally Friendlyและเพิ่มประสิทธิภาพให้สูงขึ้นอย่างมาก Significantly Enhance Efficiency ..

South Korea Converts CO₂ & NO₂ into Power / Carbon Capture Energy Turns Greenhouse Gases into Electricity | Credit: Independent

ภาพรวมจนถึงวันนี้ การขับเคลื่อนการเปลี่ยนผ่านพลังงาน Advancing the Energy Transition หมายถึง การค้นหาแนวทางแก้ไขสำหรับความท้าทายที่ซับซ้อน นั่นคือ การปรับปรุงประสิทธิภาพ Improving Efficiency ซึ่งต้องอาศัยความพยายามในหลายระดับ ตั้งแต่นวัตกรรมทางเทคโนโลยี Technological Innovation, โครงสร้างพื้นฐานหลัก Major Infrastructures และกลยุทธ์ระดับโลก Global Strategies ไปจนถึงการเปลี่ยนแปลงในพฤติกรรมประจำวันของเรา Changes in Our Daily Habits .. แต่หากข้อไขสำคัญประการหนึ่ง One Important Solution นั้น กลับมาอยู่ในระดับที่มองไม่เห็น หรือเล็กจิ๋วในระดับนาโนเมตร Invisible Level at the Nanometric Scale

ในขณะที่ นักวิจัย Researchers ทั่วโลกกำลังเร่งพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ ๆ ที่สามารถเปลี่ยนแปลงวิธีการผลิตพลังงาน และใช้พลังงานของมนุษยชาติ Transform the Way Humanity Produces & Uses Energy ตั้งแต่เซลล์แสงอาทิตย์เพอร์รอฟสไกต์ Perovskite Solar PV Cells และการประยุกต์ใช้ในการผลิตไฮโดรเจนสีเขียว Applications for Obtaining Green Hydrogen: H₂ ไปจนถึงแบตเตอรี่ และซูเปอร์คาปาซิเตอร์ Batteries & Supercapacitors ที่ใช้กราฟีน Graphene และโครงสร้างนาโนขั้นสูง Advanced Nanostructures ซึ่งคาดหมายได้ว่า การผสมผสานนาโนเทคโนโลยี Integration of Nanotechnologies เหล่านี้ ได้กลายเป็นกุญแจสำคัญในการสร้างความมั่นคงทางพลังงาน Create Energy Security และแก้ปัญหาโลกร้อนในระยะยาว Address Global Warming in the Long Term ให้สำเร็จได้ในที่สุดสำหรับอนาคตจากนี้ไป ..

นาโนเทคโนโลยี เพื่อการเปลี่ยนผ่านด้านพลังงานทั่วโลก Nanotechnology for Energy Transition Worldwide ..

เชื้อเพลิงฟอสซิล Fossil Fuels คือ รากฐานของระบบพลังงานของมนุษยชาติ Foundation of Humanity’s Energy System มาโดยตลอด พวกมันขับเคลื่อนทั้งภาคอุตสาหกรรม และครัวเรือน Driving Both Industries & Households .. อย่างไรก็ตาม เราเริ่มตระหนักถึงข้อจำกัดของทรัพยากรเหล่านี้มากขึ้น ซึ่งไม่เพียงแต่มีอยู่อย่างจำกัด แต่ยังเป็นสาเหตุสำคัญที่ทำให้ปริมาณก๊าซเรือนกระจกเพิ่มขึ้นอย่างน่าเป็นห่วง .. การตระหนักรู้เช่นนี้ ถือเป็นช่วงเวลาสำคัญในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติ และเป็นโอกาสพิเศษที่จะเริ่มต้นการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ไปสู่พลังงานหมุนเวียน Transformative Shift Towards Renewable Energy Options ..

ทางเลือกใหม่ ๆ เหล่านี้ มีศักยภาพที่จะตอบสนองความต้องการพลังงานที่เพิ่มขึ้นของโลกได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม .. ในบรรดาเทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรมมากมายที่เกิดขึ้นในช่วงการเปลี่ยนผ่านนี้ นาโนเทคโนโลยี Nanotechnology โดดเด่นเป็นพิเศษ ด้วยการควบคุมวัสดุอย่างแม่นยำในระดับอะตอม และโมเลกุล Precisely Manipulating Materials at the Atomic & Molecular Level ทำให้ค้นพบศักยภาพมหาศาลในการปรับปรุงแหล่งพลังงานหมุนเวียน Immense Potential to Improve Renewable Energy Sources พร้อมทั้งแก้ไขปัญหาเร่งด่วนที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และข้อจำกัดทางภูมิรัฐศาสตร์มาพร้อมด้วย ..

การใช้วิธีการของนาโนเทคโนโลยีขั้นสูงเหล่านี้ Utilizing These Advanced Nanotechnology Method ทำให้มนุษยชาติ สามารถปลดล็อกประสิทธิภาพใหม่ ๆ Unlock New Efficiencies, เพิ่มขีดความสามารถในการจัดเก็บพลังงาน Enhance Energy Storage Capabilities และใช้ประโยชน์จากพลังธรรมชาติ Tap into Natural Forces ในรูปแบบที่เราเพิ่งเริ่มจินตนาการได้ .. ทั้งนี้ รวมไปถึงสามารถสร้างเส้นทางสู่อนาคตที่สดใส และสะอาดกว่า Create a Pathway to a Brighter & Cleaner Future ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการของผู้คนไปพร้อม ๆ กับการเคารพ และรักษาสมดุลอันละเอียดอ่อนของระบบนิเวศอันทรงคุณค่าของเรา ..

นี่คือ โอกาสของมนุษยชาติที่จะต้อนรับการเปลี่ยนแปลง และนวัตกรรมเพื่ออนาคตที่ยั่งยืน โดยพิจารณาถึงการใช้งานที่หลากหลาย เช่น เซลล์แสงอาทิตย์ Solar PV Cells และเชื้อเพลิงชีวภาพ Biofuels รวมทั้งเน้นย้ำถึงบทบาทสำคัญของนาโนเทคโนโลยี Crucial Role that Nanotechnology Plays ในการช่วยให้เกิดการเปลี่ยนไปใช้แหล่งพลังงานที่ยั่งยืน Enabling the Shift to Sustainable Energy Sources .. ดังนั้น การวิจัย และพัฒนาอย่างต่อเนื่องในด้านนี้ จึงมีความสำคัญยิ่ง และแสดงให้เห็นว่า นวัตกรรมระดับนาโน Nanoscale Innovations เหล่านี้ สามารถนำมนุษยชาติไปสู่อนาคตที่พึ่งพาพลังงานสะอาด และพลังงานหมุนเวียนได้อย่างไร นั่นเอง ..

จากเซลล์เพอร์รอฟสไกต์ Perovskite Cells ไปจนถึง “ความฝัน Dream” ของปฏิกิริยาโฟโตคะตาไลซิส Photocatalysis และกราฟีน Graphene ชี้ให้เห็นชัดเจนว่า นาโนวิทยาศาสตร์ Nanoscience นั้น มุ่งมั่นสำรวจกระบวนการพื้นฐานที่เกิดขึ้นในโครงสร้างมิติที่มีขนาดต่ำกว่า ตั้งแต่ 1 – 100 นาโนเมตร Nanometers .. เมื่อพิจารณาว่า หนึ่งนาโนเมตร Nanometer คือ หนึ่งในพันล้านของเมตร One Billionth of a Meter ซึ่งเส้นผมของมนุษย์โดยเฉลี่ยมีความหนากว่ามาก อยู่ที่ประมาณ 60,000 นาโนเมตร Nanometers อันหมายถึง นาโนวิทยาศาสตร์ Nanoscience และนาโนเทคโนโลยี Nanotechnology นั้น ถือเป็นเรื่องเล็กจิ๋วที่ท้าทาย และน่าอัศจรรย์อย่างยิ่ง ..

ในระดับนี้ “หนึ่งในข้อได้เปรียบหลัก คือ วัสดุนาโน Nanomaterials จะเปลี่ยนคุณสมบัติของตัวเอง Change Their Properties” ดังที่นักวิจัย และรองผู้อำนวยการฝ่ายเผยแพร่ความรู้ของ IMDEA Nanoscience, Dr. Enrique Cánovas Díaz อธิบายไว้ ตัวอย่างเช่น พวกมัน สามารถเปลี่ยนสี หรือเกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า ปรากฏการณ์อุโมงค์ Tunnel Effect หรือการมองเห็นสสารในระดับที่เล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ Visualizing Matter at the Smallest Possible Scale เป็นต้น ..

ทั้งนี้ การใช้งานในกล้องจุลทรรศน์แบบส่องกราดในอุโมงค์ Scanning Tunneling Microscope: STM Visualization ใช้เข็มโลหะที่แหลมคมระดับอะตอม Atomic – Level Sharp Metal Needles วางใกล้พื้นผิวตัวอย่างที่ต้องการสแกน ห่างกันไม่ถึง 1 นาโนเมตร Nanometer .. อิเล็กตรอน Electrons จะลอดอุโมงค์จากพื้นผิวมายังเข็ม หรือในทางกลับกัน เกิดเป็นกระแสไฟฟ้าที่เรียกว่า “Tunneling Current” โดยเนื่องจากกระแสไฟฟ้าที่ลอดอุโมงค์ มีความไวสูงต่อระยะห่าง เมื่อสแกนเข็มไปทั่วพื้นผิว จะสามารถบันทึกตำแหน่งอะตอมแต่ละตัว และสร้างภาพ 3 มิติของพื้นผิวระดับอะตอมได้ชัดเจน ซึ่งหมายถึง การสร้างภาพของสสาร ที่ทำให้เรามองเห็นได้ นั่นเอง ..

นอกจากมองเห็นแล้ว กล้องจุลทรรศน์แบบส่องกราดในอุโมงค์ Scanning Tunneling Microscope: STM ยังสามารถใช้หัวเข็มเคลื่อนย้ายอะตอมแต่ละตัวไปยังตำแหน่งที่ต้องการได้ Atom Manipulation ทำให้สามารถสร้างโครงสร้าง หรือเขียนภาพระดับอะตอมได้ตามต้องการ มาพร้อมด้วย ..

อย่างไรก็ตาม ในบริบทของการเปลี่ยนผ่านด้านพลังงาน Energy Transition นั้น นาโนเทคโนโลยี Nanotechnology ช่วยให้เกิดการพัฒนาสิ่งที่เรียกว่า เซลล์แสงอาทิตย์ Solar PV Cells ซึ่งไม่เพียงแต่ปรับปรุงประสิทธิภาพ Not Only Improve Efficiency เท่านั้น แต่ยังช่วยลดต้นทุนการผลิต Reduce Production Costs อีกด้วย .. มีเซลล์แสงอาทิตย์ Solar PV Cells หลายประเภท เช่น เซลล์ที่ทำจากพอลิเมอร์ Polymers หรือพลาสติก Plastics หรือเซลล์เพอร์รอฟสไกต์ Perovskite Cells ซึ่งได้รับการยอมรับว่าเป็นเซลล์ที่มีศักยภาพมากที่สุดในระยะสั้นเพื่อเสริมซิลิคอนใน “โครงสร้างแบบแทนเดม Tandem Structures” ..

นอกจากนั้น การเร่งปฏิกิริยาด้วยแสง Photocatalysis ก็กำลังก้าวหน้าเช่นกัน ซึ่งเป็น “ความฝันที่ยาวนาน Long – Time Dream” ตามคำกล่าวของ Dr. Cánovas เกี่ยวกับโฟโตโวลตาอิกโครงสร้างนาโน Nanostructured Photovoltaics ในการเปลี่ยนแสงแดดโดยตรงให้เป็นสารเคมี เช่น ไฮโดรเจน Hydrogen: H₂ .. แม้ว่า ปฏิกิริยาโฟโตคะตาไลซิส Photocatalysis ยังไม่ได้รับการประยุกต์ใช้ในระดับอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ แต่การเร่งปฏิกิริยาด้วยแสง Photocatalysis หรือปฏิกิริยาอิเล็กโทรคะตาไลซิส Photocatalysis ซึ่งยังถือเป็นทางเลือกอื่น กำลังถูกนำไปใช้ในกระบวนการที่ใช้กำลังไฟฟ้า โดยทั่วไป คือ พลังงานหมุนเวียน Processes Where Electricity Typically Renewable เพื่อผลิตไฮโดรเจนสีเขียวจากน้ำ Green Hydrogen: H₂ from Water: H₂O โดยการได้มาซึ่งเซลล์แสงอาทิตย์ Solar PV Cells ประสิทธิภาพสูงล่าสุด และการผลิตไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen: H₂ Production ด้วยการเร่งปฏิกิริยาด้วยแสง Photocatalysis ทั้ง 2 กรณีนั้น มีองค์ประกอบสำคัญร่วมกัน คือ การใช้นาโนเทคโนโลยี Use of Nanotechnology ..

Graphene: The Wonder Nanomaterial of the Future | Credit: Visual Capitalist

นอกจากนี้ กราฟีน Graphene ซึ่งเป็นวัสดุ 2 มิติที่ทำขึ้นจากอะตอมของคาร์บอนเรียงตัวกันเป็นโครงสร้างรังผึ้งหกเหลี่ยมบางเพียง 1 ชั้น หนาประมาณ 0.34 นาโนเมตร ยังเป็นวัสดุนาโน Nanomaterial ที่มี “คุณสมบัติทางความร้อนที่เป็นเอกลักษณ์มาก Very Unique Thermal Properties” พวกมัน ได้มาจากกราไฟต์ Graphite ซึ่งเป็นวัสดุหลักที่ประกอบเป็นปลายดินสอ และ “มันก็ไม่ได้โดดเด่นอะไร It’s Nothing Spectacular” แต่เมื่อพวกมันถูกแยกชั้นออกมา กลับแสดงคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่เป็นเอกลักษณ์ Unique Electrical Properties ทำให้พวกมัน คือ หนึ่งในสุดยอดตัวนำไฟฟ้า และความร้อนที่ดีที่สุด One of the Best Electrical & Thermal Conductors สำหรับตัวเก็บประจุยิ่งยวด หรือซูเปอร์คาปาซิเตอร์ Supercapacitors, แบตเตอรี่ Batteries และระบบกรองน้ำให้บริสุทธิ์ Water Purification Systems มาพร้อมอีกด้วย ..

สำหรับอนาคตของนาโนเทคโนโลยี Future of Nanotechnology นั้น ปัจจุบันมีการค้นพบวัสดุนาโน Nanomaterials มากกว่า 100,000 ชนิด แต่ “จะมีจำนวนมหาศาลอย่างไม่มีที่สิ้นสุด There Will Be Infinite” นักวิจัยจาก IMDEA Nanoscience กล่าว “เพราะหากคุณเปลี่ยนแปลงโมเลกุลเพียงเล็กน้อย คุณก็จะได้วัสดุใหม่ Because If You Change a Molecule even Slightly, You Get a New Material” ซึ่งเปิดโอกาสใหม่ ๆ ในหลายภาคส่วน รวมถึงภาคพลังงาน Energy Sector ..

นาโนเทคโนโลยี Nanotechnology ไม่ใช่เพียงแค่คำสัญญา แต่เป็นศาสตร์ที่ครอบคลุมหลายด้าน และถูกนำไปใช้ในอุปกรณ์ และแอปพลิเคชันต่าง ๆ ในปัจจุบันแล้ว ตัวอย่างเช่น ในชิปที่ใช้ในควอนตัมคอมพิวเตอร์บางรุ่น Chips Used by Certain Quantum Computers หรือในเซิร์ฟเวอร์ที่ขับเคลื่อนศูนย์ข้อมูลปัญญาประดิษฐ์สร้างสรรค์ Servers Powering Generative AI Data Centers .. ชิปเหล่านี้ ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ Enhance Efficiency, ลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล Reducing Reliance on Fossil Fuels และลดการใช้พลังงาน Reduce Energy Consumption .. ทั้งนี้ ตามข้อมูลของสำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ International Energy Agency: IEA คาดการณ์ว่า ศูนย์ข้อมูลเหล่านี้ จะคิดเป็น 1.5 % ของความต้องการใช้กำลังไฟฟ้าทั่วโลก Global Electricity Demand ในปี 2569 เป็นต้นไป ..

ยิ่งไปกว่านั้น จนถึงวันนี้ พวกมันยังพบได้ในผลิตภัณฑ์ที่อยู่ในชีวิตประจำวันของผู้คนมากมายแล้ว เช่น จอโทรทัศน์บางรุ่น Certain Television Screens ที่ปรับการใช้พลังงานให้เหมาะสม, แบตเตอรี่ที่ใช้กราฟีน Graphene – Based Batteries หรือโครงสร้างนาโน Nanostructures ที่มีความจุ และความทนทานสูงกว่า และแม้แต่ในยางรถยนต์ Car Tires ซึ่งมี “อนุภาคขนาดเล็กที่เปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของพลาสติก Small Particles that Alter the Properties of Plastics” เช่น ท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes ทำให้ยางใช้งานได้นานขึ้น และสร้างความร้อนน้อยลง ..

มองไปในอนาคต Looking to the Future การพัฒนาวัสดุใหม่ ๆ จะช่วยทดแทนแร่ธาตุหายาก Replace the Scarce Rare Earth Elements ที่ใช้ในการผลิตแม่เหล็ก Manufacture of Magnets ซึ่งมีความสำคัญต่อการเคลื่อนที่ของรถยนต์ไฟฟ้า และกังหันลม Critical to the Mobility of Electric Cars & Wind Turbines .. นักวิจัยคาดการณ์ว่า ภายใน 10 – 20 ปี จากนี้ไป วัสดุเหล่านี้ อาจเข้าสู่ภาคอุตสาหกรรมอย่างกว้างขวางได้อย่างแน่นอน แม้ว่าพวกเขาจะยอมรับว่า เช่นเดียวกับการพัฒนาอื่น ๆ ความอดทนเป็นสิ่งจำเป็นในการก้าวหน้า อย่างไรก็ตาม กลุ่มนักวิจัยจากหลายสำนัก ย้ำว่า ไม่เพียงแต่การเปลี่ยนผ่านพลังงาน Energy Transition เท่านั้น แต่อนาคตของมนุษยชาติ Future of Humanity กำลังจะถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของนาโนเทคโนโลยี Foundation of Nanotechnology จากนี้ไป ..

นาโนเทคโนโลยีในประเทศไทย Nanotechnology in Thailand ปัจจุบัน และแนวโน้มในอนาคต Today & Future Trend ..

นาโนเทคโนโลยีในประเทศไทย Nanotechnology in Thailand กำลังพัฒนาไปอย่างรวดเร็ว โดยมีศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ National Nanotechnology Center: NANOTEC ภายใต้สำนักงานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ หรือ สวทช. The National Science & Technology Development Agency: NSTDA เป็นหน่วยงานผู้ขับเคลื่อน เพื่อสนับสนุนการเปลี่ยนผ่านของประเทศไทยออกไปจาก “กับดักรายได้ปานกลาง Middle – Income Trap” และการยกระดับสู่ “ประเทศรายได้สูง High – Income Country” ด้วยการเปลี่ยนผ่านโดยบูรณาการวัสดุนาโนเข้าสู่ภาคส่วนที่มีมูลค่าสูง Transition by Integrating Nanomaterials into High – Value Sectors เช่น การดูแลสุขภาพ Healthcare, การเกษตร Agriculture และอุตสาหกรรมแห่งอนาคต Future Industry .. จนถึงวันนี้ จุดสนใจได้เปลี่ยนไปสู่ความยั่งยืน Shifted Towards Sustainability และความเป็นกลางทางคาร์บอน Carbon Neutrality ผ่านนวัตกรรมนาโนเทคโนโลยี Nanotechnology Innovations ..

Thailand’s The National Nanotechnology Center: NANOTEC | Credit: NANOTEC

ณ เดือนพฤษภาคม 2569 ประเทศไทย Thailand ได้ก้าวข้ามการวิจัยพื้นฐานไปสู่ขั้นตอนการขยายขนาดเชิงพาณิชย์ของนาโนเทคโนโลยีแล้ว ปัจจุบัน ไทย กำลังใช้สถานะของตนในฐานะศูนย์กลางอุตสาหกรรมระดับภูมิภาค Regional Industrial Hub และการเป็นชาติเกษตรกรรมที่แข็งแกร่งระดับโลก World – Class Agricultural Nation เพื่อบูรณาการ “เทคโนโลยีขั้นสูง Deep Tech” เข้ากับกรอบการทำงานเศรษฐกิจชีวภาพหมุนเวียนสีเขียว Bio – Circular – Green: BCG Economy ของประเทศ ..

ทั้งนี้ การวิเคราะห์ภาพรวมในปัจจุบัน Analysis of the Landscape Today และทิศทาง Thailand’s Trajectory ในอีก 5 – 10 ปีข้างหน้าของไทย นั้น ประกอบด้วย :-

1. ประเทศไทยปัจจุบัน “ยุคแห่งการนำไปปฏิบัติ Implementation Era” ปี 2569 : ปัจจุบัน ประเทศไทย Thailand คือ ผู้นำในกลุ่มอาเซียนด้านการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนาโน ASEAN Leader in Applying Nanotechnology เพื่อแก้ไขปัญหาในเขตร้อน ดังนี้ :-

– การ “ปรับพลังงานแสงอาทิตย์ให้เหมาะสมกับเขตร้อน Tropicalization” : โครงการโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ลอยน้ำขนาดใหญ่ Large – Scale Hydro – Floating Solar Farms เช่นที่เขื่อนสิรินธร และเขื่อนอุบลรัตน์ฯ Sirindhorn & Ubol Ratana Dams ในปัจจุบัน ใช้สารเคลือบนาโนแบบกันน้ำ Utilize Hydrophobic Nanocoatings ซึ่งช่วยป้องกันการสูญเสียประสิทธิภาพ 15 – 20 % ที่เกิดจากความชื้น และฝุ่นละอองในเขตร้อน Tropical Humidity & Dust ซึ่งเป็นมาตรฐานที่พัฒนาขึ้น โดยศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ National Nanotechnology: NANOTEC ..

Anti – Dust Nano Coatings for Solar Panels | Credit: NANOTEC

– นาโนเกษตรกรรม Nano – Agribusiness : ประเทศไทย Thailand ประสบความสำเร็จในการจำหน่าย “ปุ๋ยอัจฉริยะ Smart Fertilizers” เช่น NANO nCote เป็นต้น ซึ่งใช้การห่อหุ้มระดับนาโน Nano – Encapsulation เพื่อปลดปล่อยสารอาหารตามความชื้น และอุณหภูมิของดิน Release Nutrients Based on Soil Moisture & Temperature, ลดการไหลบ่าของสารเคมี Reducing Chemical Runoff ลงสู่ลุ่มน้ำโขง และลุ่มน้ำเจ้าพระยา Mekong & Chao Phraya Watersheds ได้ถึง 30 % .. ทั้งนี้ ดร.กนิษฐา บุญภาวาณิชกุล นักวิจัยทีมวิจัยเกษตรนาโนขั้นสูง นาโนเทค National Nanotechnology: NANOTEC, สวทช. NSTDA เล่าถึงตัวอย่างความสำเร็จจากการทดสอบภาคสนามในช่วง 10 ปีที่ผ่านมาว่า เมื่อนำปุ๋ย NANO nCote ไปใช้กับการเพาะปลูกอ้อย Sugarcane Cultivation พบว่า มีผลผลิตเพิ่มขึ้นตั้งแต่ 45 % ไปจนถึง 100 % ขึ้นอยู่กับสายพันธุ์ที่ปลูก ..

ส่วนการเพาะปลูกข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ Animal Feed Corn Cultivation พบว่า ผลผลิตเพิ่มขึ้นประมาณ 17 % โดยทั้งการเพาะปลูกอ้อย และข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ ทีมวิจัยใส่ปุ๋ยเพียง 1 ครั้งต่อรอบการผลิตเท่านั้น ทำให้ลดปริมาณการใช้ปุ๋ยไปได้มากถึง 50 % ส่วนการทดสอบใช้งานในอุตสาหกรรมกล้วยไม้ Orchid Industry พบว่า กล้วยไม้ที่ใส่ปุ๋ยชนิดนี้ มีช่อดอกเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และสามารถลดการใส่ปุ๋ยจาก 1 – 2 ครั้งต่อสัปดาห์ตลอดรอบการผลิต 18 – 24 เดือน ให้เหลือเพียง 5 ครั้งตลอดรอบการผลิต ..

ดร.กนิษฐา บุญภาวาณิชกุล นักวิจัยทีมวิจัยเกษตรนาโนขั้นสูง นาโนเทค สวทช. | Credit: NANOTEC, NSTDA

– แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า “เหมืองในเมือง Urban Mine” : ในเขตเศรษฐกิจพิเศษภาคตะวันออก Eastern Economic Corridor: EEC ประเทศไทย Thailand ได้เปิดโรงงานรีไซเคิลเฉพาะทางแห่งแรก The First Specialized Recycling Plant ที่ใช้การชะล้างแบบเลือกเฉพาะด้วยนาโนเทคโนโลยี Nanotechnology .. กระบวนการนี้ สามารถกู้คืนลิเธี่ยม Lithium: ₃Li และโคบอลต์ Cobalt: ₂₇Co ได้มากกว่า 95 % จากแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้แล้ว Spent EV Batteries โดยไม่ต้องใช้พลังงานสูงเหมือนการถลุงแบบดั้งเดิม .. ปัจจุบัน ประเทศไทย Thailand คือ ประเทศผู้ส่งออกแร่หายากสายห่วงโซ่อุปทานขั้นที่สอง Rare Earth Elements 2^nd Stream อยู่ในอันดับที่ 5 ของโลก ..

ทั้งนี้ แม้ไทย ยังไม่มีเหมืองแร่หายากในเชิงพาณิชย์ Commercial Rare Earth Mining แต่มีการนำเข้าแร่ดิบจากต่างประเทศ รวมทั้งการกู้คืนรีไซเคิลขยะอิเล็กทรอนิกส์ Recovering & Recycling e – Waste เพื่อนำมาแปรรูปในประเทศ ก่อนส่งออกในรูปผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าเพิ่ม จึงทำให้ไทย มีมูลค่าการส่งออกโลหะหายาก และออกไซด์ รวมกว่า 50 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ต่อปี ข้อมูลดังกล่าวสะท้อนว่า ประเทศไทย Thailand อยู่ในกลุ่มผู้ผลิตระดับกลางของโลก แต่มีแนวโน้มขยายตัวอย่างต่อเนื่อง โดยรัฐบาลอยู่ระหว่างการจัดทำแผน “อุตสาหกรรมเทคโนโลยีสะอาด Clean Tech Industry Roadmap” เพื่อพัฒนานาโนเทคโนโลยี Developing Nanotechnology สำหรับการคัดแยก และแปรรูปแร่หายาก Separation & processing of Rare Earth Minerals รวมถึงการรีไซเคิล Recycling อุปกรณ์ไฟฟ้าสิ้นสภาพ เช่น แม่เหล็ก Magnets, แผงโซลาร์เซลล์ Solar Panels และชุดแบตเตอรี่ใช้แล้ว Used Battery Packs จากขยะอิเล็กทรอนิกส์ e – Waste เป็นต้น เพื่อสร้างมูลค่าเพิ่ม บริหารจัดการขยะ และลดความเสี่ยงด้านสิ่งแวดล้อม ..

2. แนวโน้มในอนาคต Future Trends ในปี 2570 – 2578 : ทศวรรษหน้า Next Decade ประเทศไทย Thailand จะเปลี่ยนผ่านจาก “ผู้ใช้ User” นาโนเทคโนโลยี Nanotechnology ไปสู่ ”ผู้ผลิตเฉพาะทาง Specialized Manufacturer” สำหรับตลาดโลก Global Market สรุปได้ดังนี้ :-

a. การเติบโตของเซลล์แสงอาทิตย์แบบแทนเดมซิลิคอนเพอร์รอฟสไกต์ The Rise of Perovskite – Silicon Tandem Cells : แม้ว่า ซิลิคอน Silicon: ₁₄Si จะครองตลาดในปัจจุบัน แต่แนวโน้มกำลังเปลี่ยนไปสู่โครงสร้างนาโนเพอร์รอฟสไกต์ Perovskite Nanostructures ..

– แนวโน้มในอนาคต Future Trend : ประเทศไทย Thailand กำลังวางตำแหน่งตัวเองให้เป็นศูนย์กลางการผลิตแผงโซลาร์เซลล์แบบฟิล์มบางที่ยืดหยุ่นได้ Manufacturing Hub for Flexible, Thin – Film Solar Panels เนื่องจากสามารถพิมพ์ได้เหมือนหนังสือพิมพ์ จึงจะถูกนำไปผนวกรวมเข้ากับ “Smart Skins” สำหรับตึกระฟ้าในกรุงเทพฯ ด้วยการเปลี่ยนอาคารทั้งหลังให้กลายเป็นโรงไฟฟ้า Turning Entire Buildings into Power Plants ..

b. อธิปไตยด้านไฮโดรเจน Hydrogen: H₂ Sovereignty “สีเขียว Green” : การผลิตไฮโดรเจนสีเขียว Hydrogen: H₂ Production ของไทย ทำให้อุตสาหกรรมสามารถลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ต้องนำเข้า โดยเปลี่ยนมาใช้พลังงานหมุนเวียนที่มีในประเทศแทน ซึ่งส่งผลต่อความมั่นคงทางพลังงาน และการเติบโตทางเศรษฐกิจที่ยั่งยืน ..

– แนวโน้มในอนาคต Future Trend : ภายในปี 2573 ประเทศไทย Thailand ตั้งเป้าที่จะลดการพึ่งพาตัวเร่งปฏิกิริยาที่นำเข้าจากต่างประเทศที่มีราคาแพง เช่น แพลทินัม Platinum: ₇₈Pt .. การวิจัยเกี่ยวกับ MXenes และตัวเร่งปฏิกิริยานาโนนิกเกลเหล็ก Nickel – Iron Nanocatalysts จะช่วยให้ประเทศไทยสามารถผลิตไฮโดรเจนสีเขียวจากของเสียทางการเกษตรภายในประเทศ Produce Green Hydrogen: H₂ from Domestic Agricultural Waste ในราคาที่แข่งขันได้กับก๊าซธรรมชาติ Natural Gas ..

c. นาโนเวชศาสตร์ Nano – Med : หมายถึง เวชศาสตร์เขตร้อนแบบเจาะจงเป้าหมาย Tropical Medicine ของไทย ..

– แนวโน้มในอนาคต Future Trend : บริษัทเทคโนโลยีชีวภาพของไทย mRNA Technology, Thai Biotech และบริษัท สยามไบโอไซเอนซ์ Siam Bioscience ในฐานะบริษัทผู้ผลิตยาชีววัตถุชั้นสูงของไทย กำลังพัฒนาแพลตฟอร์มอนุภาคไขมันนาโน Lipid Nanoparticle: LNP Platforms สำหรับโรคในท้องถิ่น โดยต่อยอดจากความสำเร็จของเทคโนโลยี mRNA คาดว่าจะมีการพัฒนาวัคซีน “นาโนแพทช์ Nanopatch” สำหรับไข้เลือดออก Dengue และมาลาเรีย Malaria ที่ไม่ต้องเก็บรักษาในตู้เย็น ซึ่งจะช่วยแก้ปัญหาอุปสรรคด้านโลจิสติกส์ที่สำคัญสำหรับพื้นที่ชนบทในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ Major Logistics Hurdle for Rural Southeast Asia เป็นต้น .. ทั้งนี้ โครงการวิจัยของไทยเกี่ยวกับการนำส่งนาโนอนุภาคแอนติบอดี Project for Antibody – Delivering Nanoparticles โดยเฉพาะสำหรับการรักษาโรคไข้เลือดออก Dengue และมาลาเรีย Malaria ได้รับเลือกจาก UNESCO ให้เป็นโซลูชันข้อไขที่ขับเคลื่อนด้วยวิทยาศาสตร์ระดับโลก Global Science – Driven Solution ..

This Visualization is a Cross Section of an mRNA Vaccine that is Made up of Lipid Nanoparticles | Credit: NANOTEC

3. ภาพรวมนโยบายเชิงกลยุทธ์ และการลงทุน Strategic Policy & Investment Landscape : คณะกรรมการส่งเสริมการลงทุนแห่งประเทศไทย Thailand Board of Investment: BOI ส่งสัญญาณว่า โอกาสสำหรับ “อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป General Electronics” กำลังลดลง ในขณะที่โอกาสสำหรับ “เทคโนโลยีขั้นสูงที่ใช้นาโนเทคโนโลยี Nano – Enabled Deep Tech” กำลังขยายตัว สรุปได้ดังนี้ :-

– ด้านพลังงาน Energy Focus : สถานะปัจจุบันในปี 2569 ได้แก่ การเคลือบผิวเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพสำหรับพลังงานแสงอาทิตย์ Efficiency coatings for Solar ขณะที่ในปี 2573 แนวโน้มในอนาคต Future Trend คือ เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน Hydrogen Fuel Cells และโซลิดสเตทแบตเตอรี่ Solid – State Batteries ..

– ด้านการผลิต Manufacturing : สถานะปัจจุบันในปี 2569 ได้แก่ การประกอบชิ้นส่วนนาโน Assembly of Nano – Components และในปี 2030 ขณะที่ในปี 2573 แนวโน้มในอนาคต Future Trend คือ การสังเคราะห์วัสดุนาโนภายในประเทศ Indigenous Nano – Material Synthesis ..

– ด้านกฎระเบียบ Regulatory : สถานะปัจจุบันในปี 2569 ได้แก่ แนวทางด้านความปลอดภัยของนาโนเทคโนโลยี Nano – Safety Environmental Health & Safety: EHS Guidelines ขณะที่ในปี 2573 แนวโน้มในอนาคต Future Trend คือ การบังคับใช้ “การติดแท็กนาโน Nano – Tagging” สำหรับการรีไซเคิล Recycling ..

– ด้านปัจจัยขับเคลื่อนตลาด Market Driver : สถานะปัจจุบันในปี 2569 ได้แก่ การลดต้นทุนการดำเนินงาน Reducing Operational Costs ขณะที่ในปี 2573 แนวโน้มในอนาคต Future Trend คือ การบรรลุเป้าหมาย “การปล่อยก๊าซเรือนกระจกเป็นศูนย์สุทธิ Net – Zero” ..

4. ความท้าทายสำคัญที่ต้องจับตาดู Key Challenges to Watch : แม้ว่า ประเทศไทย จะอยู่ในตำแหน่งผู้นำ แต่ยังมีอุปสรรค 2 ประการที่สำคัญ ได้แก่ :-

– การขาดแคลนบุคลากรที่มีความสามารถ The Talent Gap : เนื่องจากอุตสาหกรรม Industries กำลังก้าวไปสู่เทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ Semiconductor Nodes ขนาด 2 นาโนเมตร และการสังเคราะห์ระดับนาโนที่ซับซ้อน Complex Nano – Synthesis .. ประเทศไทย จึงเร่งสรรหาบุคลากรผ่าน “วีซ่าสำหรับผู้มีความสามารถระดับโลก Global Talent Visas” เพื่อเติมเต็มตำแหน่งวิศวกรที่มีคุณสมบัติสูง Fill High – Spec Engineering Roles ..

– กฎระเบียบด้านความปลอดภัยของนาโนเทคโนโลยี Nano – Safety Regulation : เนื่องจากนาโนเทคโนโลยี Nanotechnology ถูกใช้อย่างแพร่หลายในระบบอาหาร และน้ำ Food & Water Systems .. หน่วยงานกำกับดูแลของไทย Thai Regulators จึงอยู่ภายใต้แรงกดดันในการจัดตั้งมาตรฐานความปลอดภัยของนาโนเทคโนโลยีอาเซียน ASEAN Nano – Safety Standard เพื่อป้องกันการสะสมมลพิษ หรือของเสียในสิ่งแวดล้อมเป็นเวลานาน Prevent Long – Term Environmental Accumulation ซึ่งหมายถึง กระบวนการ หรือมาตรการที่มุ่งเน้นการลด การจัดการ หรือการกำจัดสารพิษ ของเสีย หรือขยะ ตั้งแต่ต้นทาง เพื่อไม่ให้ตกค้าง สะสมอยู่ในระบบนิเวศ ดิน น้ำ อากาศ จนเกิดผลกระทบเชิงลบต่อสิ่งแวดล้อม และสุขภาพมนุษย์ในระยะยาว นั่นเอง ..

mRNA from Siam Biosciences & Nanotechnology | Credit: Bangkok Post / Siam Bioscience

ทั้งนี้ ในปี 2569 คณะกรรมการส่งเสริมการลงทุนแห่งประเทศไทย Thailand Board of Investment: BOI ได้ปรับปรุงเกณฑ์การพิจารณาให้ “ครอบคลุมมากกว่าการผลิตทั่วไป Move Beyond General Manufacturing” โดยมุ่งไปสู่ ”เทคโนโลยีขั้นสูง Deep Tech” และ “ความเป็นอิสระเชิงกลยุทธ์ Strategic Autonomy” .. สำหรับนาโนเทคโนโลยี Nanotechnology นั้น เกณฑ์ดังกล่าวไม่ได้พิจารณาเพียงแค่ “ขนาดเล็ก Small Scale” อีกต่อไป แต่ต้องแสดงให้เห็นถึงการมีส่วนร่วมทางเศรษฐกิจที่มีมูลค่าสูง High – Value Economic Contribution และความยั่งยืนด้านสิ่งแวดล้อม Environmental Sustainability ไปพร้อมด้วย .. ภาพรวมจนถึงวันนี้นั้น ประเทศไทยThailand ใช้นาโนเทคโนโลยี Nanotechnology เพื่อแก้ไขปัญหาประสิทธิภาพ Fix Efficiency Problems ในระบบเศรษฐกิจปัจจุบัน .. ในอนาคต นาโนเทคโนโลยี Nanotechnology จะเป็นรากฐานของฐานอุตสาหกรรมใหม่ที่พึ่งพาตนเองได้ ซึ่งจะไม่พึ่งพาแร่ธาตุหายากที่นำเข้า Imported Rare Minerals หรือพลังงานราคาแพง Expensive Energy อีกต่อไป ..

คาดการณ์ตลาดนาโนเทคโนโลยีทั่วโลก Global Nanotechnology Market ..

ณ เดือนพฤษภาคม 2569 เป็นต้นมา ตลาดนาโนเทคโนโลยีทั่วโลก Global Nanotechnology Market ได้เปลี่ยนผ่านอย่างเป็นทางการจาก “สาขาการวิจัยเชิงคาดการณ์ Speculative Research Field” ไปสู่ “กลไกเครื่องยนต์อุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่บูรณาการอย่างครบวงจร Massive, Integrated Industrial Engine” และการก้าวข้ามจากยุคที่นาโนเทคโนโลยี Nanotechnology เป็นเพียงทฤษฎีในห้องแล็บ Merely a Theoretical Concept in Laboratories หรือการทดลองที่ความเสี่ยงสูง High – Risk Experiment or Speculative ไปสู่ยุคที่เทคโนโลยีนี้ ถูกนำมาผลิตจริงในเชิงพาณิชย์ Commercial Production ขนาดใหญ่ และบูรณาการเข้าไปในเกือบทุกภาคอุตสาหกรรมหลัก Large Scale, Massive & Integrated into Almost Every Major Industries ..

อ้างถึงข้อมูลการสำรวจตลาดของ Precedence Research พบว่า ขนาดธุรกิจในตลาดนาโนเทคโนโลยีทั่วโลก Global Nanotechnology Market มีมูลค่า 8.78 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2568 และคาดว่าจะเติบโตขึ้นเป็นประมาณ 139.37 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2578 ด้วยอัตราการเติบโตต่อปี Compound Annual Growth Rate: CAGR หมายถึง อัตราผลตอบแทนสำหรับการลงทุนในตลาดนาโนเทคโนโลยีทั่วโลก Global Nanotechnology Market ที่เติบโตจากยอดดุลเริ่มต้นไปถึงยังยอดดุลสิ้นสุด รวมสมมติฐานว่ากำไรจะถูกนำกลับมาลงทุนหมุนเวียนใหม่ทุกสิ้นปีของช่วงอายุการลงทุน อยู่ที่ค่า CAGR 31.85 % ในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ ปี 2569 – 2578 .. ผู้เล่นหลักในตลาด Key Players มุ่งเน้นการใช้กลยุทธ์การเติบโตแบบไม่เป็นไปตามธรรมชาติ Adopting Inorganic Growth Strategies เช่น การควบรวม หรือซื้อกิจการ Merger & Acquisition: M&A, การร่วมทุน Joint Venture และการเป็นพันธมิตรเชิงกลยุทธ์ Strategic Alliance เพื่อพัฒนานาโนเทคโนโลยี ซึ่งคาดว่าจะขับเคลื่อนตลาดนาโนเทคโนโลยีทั่วโลกในช่วงระยะเวลาคาดการณ์ ..

ทั้งนี้ สำหรับข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ Product Insights นั้น ภาคส่วนของนาโนคอมโพสิต Nanocomposites Segment ครองส่วนแบ่งตลาดมากกว่า 62 % ในตลาดนาโนเทคโนโลยีทั่วโลกในปี 2568 .. ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่เพิ่มขึ้น Rising Technological Advancements และการนำนาโนคอมโพสิตมาใช้ในอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่เพิ่มขึ้น Surging Adoption of the Nanocomposites in the Medical Equipments มีส่วนสำคัญต่อการครองตลาดของภาคส่วนนี้ในตลาดโลก .. คุณสมบัติต่าง ๆ ของนาโนคอมโพสิต Nanocomposites เช่น ความแข็งแรงต่อแรงดึงที่เพิ่มขึ้น คุณสมบัติทางแม่เหล็กที่ดีขึ้น ความต้านทานการกัดกร่อน คุณสมบัติการนำไฟฟ้า และความร้อนที่เพิ่มขึ้น ได้กระตุ้นให้มีการนำนาโนคอมโพสิต Nanocomposites มาใช้ในภาคอิเล็กทรอนิกส์ Electronics Sector .. ความต้องการชิ้นส่วน และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก และกะทัดรัด Demand for the Compact & Miniature Electronic Components & Parts ที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้ความต้องการนาโนคอมโพสิต Demand for the Nanocomposites เพิ่มสูงขึ้นตามมาพร้อมด้วย ..

คาดว่า ในภาคส่วนของนาโนทิวบ์ Nanotubes Segment จะเป็นส่วนที่มีการเติบโตเร็วที่สุดในช่วงระยะเวลาคาดการณ์ .. การเติบโตนี้ เกิดจากการนำคาร์บอนนาโนทิวบ์ Carbon Nanotubes มาใช้ในการผลิตลิเธี่ยมไอออนแบตเตอรี่ Production of Lithium – Ion Batteries มากขึ้น เนื่องจากมีคุณสมบัติพื้นฐานที่ยอดเยี่ยม .. คาร์บอนนาโนทิวบ์ Carbon Nanotubes ยังถูกนำไปใช้ในงานทางการแพทย์ และเภสัชกรรมต่าง ๆ เนื่องจากมีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ ทำให้สามารถเชื่อมต่อ และดูดซับสารบำบัด และวินิจฉัยโรค เช่น ยีน Genes, วัคซีน Vaccines, แอนติบอดี Antibodies, ยา Drugs และไบโอเซนเซอร์ Biosensors .. ความนิยมที่เพิ่มขึ้นของการผ่าตัดแบบแผลเล็ก Rising Popularity of the Minimally Invasive Surgeries และการนำคาร์บอนนาโนทิวบ์มาใช้ในการผลิตอุปกรณ์ และเครื่องมือขนาดเล็กต่าง ๆ Rising Adoption of the Carbon Nanotubes in the Production of Various Small Equipment & Tools คาดว่าจะช่วยผลักดันการเติบโตของภาคส่วนนี้ต่อไปในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ ..

ปัจจุบัน อเมริกาเหนือ North America คือ ผู้นำตลาดนาโนเทคโนโลยี Nanotechnology Market ในปี 2568 ผ่านมา .. การพัฒนาอุตสาหกรรมในภูมิภาค และการนำเทคโนโลยีใหม่ และขั้นสูงมาใช้ในโรงงานผลิตในอัตราที่สูงขึ้น ได้ผลักดันการเติบโตของตลาดนาโนเทคโนโลยีในอเมริกาเหนือ Growth of the Nanotechnology Market in North America ..

Semiconductor Quantum Dot Technologies | Credit: American Association for the Advancement of Science: AAAS

อย่างไรก็ตาม เอเชียแปซิฟิก Asia – Pacific คือ ภูมิภาคที่มีการเติบโตเร็วที่สุดในตลาดนาโนเทคโนโลยี .. เอเชียแปซิฟิก Asia – Pacific เป็นที่ตั้งของประชากรที่ใหญ่ที่สุดในโลก และมีความต้องการอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์ทางการแพทย์ สิ่งทอ และผลิตภัณฑ์ยานยนต์ต่าง ๆ มากมาย ซึ่งนำไปสู่ความต้องการวัสดุนาโนที่สูงขึ้นในการผลิตผลิตภัณฑ์เหล่านี้ .. นอกจากนี้ การลงทุนของภาครัฐที่เพิ่มขึ้น Rising Government Investments ในการพัฒนาภาคพลังงาน และกำลังไฟฟ้า Energy & Power Sector ในภูมิภาคเอเชียแปซิฟิก คาดว่าจะกระตุ้นความต้องการวัสดุที่จำเป็นในด้านนาโนเทคโนโลยีในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า .. ความต้องการวัสดุนาโนในประเทศต่าง ๆ เช่น จีน China, อินเดีย India, เกาหลีใต้ South Korea และญี่ปุ่น Japan ค่อนข้างสูง เนื่องจากมีโรงงานผลิตขนาดใหญ่ของอุตสาหกรรมต่าง ๆ มากมาย .. ยิ่งไปกว่านั้น การลงทุนโดยตรงจากต่างประเทศ Foreign Direct Investment: FDI ที่เพิ่มขึ้นอันเนื่องมาจากนโยบายอุตสาหกรรมที่เอื้ออำนวย แรงงานราคาถูก และปัจจัยการผลิตอื่น ๆ คาดว่าจะช่วยกระตุ้นภาคการผลิต Boost the Manufacturing Sector ของภูมิภาคเอเชียแปซิฟิก และผลักดันการบริโภควัสดุนาโน Driving the Consumption of Nanomaterials ในภูมิภาคนี้ให้เติบโตด้วยความเร่งได้อย่างต่อเนื่องต่อไปในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ ..

ต้นแบบผลิตภัณฑ์ NANO nCote วิจัยและพัฒนาโดย นาโนเทค สวทช. | Credit: NANOTEC, NSTDA

สรุปส่งท้าย ..

ปัจจุบัน แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Lithium – Ion Batteries มีความสามารถในการจัดเก็บพลังงานต่อน้ำหนักอยู่พอสมควร แม้ว่าจะมีข้อกำหนดในการชาร์จที่ค่อนข้างซับซ้อน แน่นอนว่า ลิเธี่ยมไอออนแบตเตอรี่ Lithium – Ion Batteries ไม่ได้สมบูรณ์แบบ แต่ก็ดีเพียงพอสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพาเกือบจะแทบทุกรูปแบบในปัจจุบัน .. อย่างไรก็ตามจากนี้ไป ด้วยนาโนเทคโนโลยี Nanotechnology ในวันนี้ คาดหมายว่า แบตเตอรี่เส้นลวดนาโน Nanowire Batteries จะเข้ามาแทนที่ความนิยมของลิเธี่ยมไอออนแบตเตอรี่ Lithium – Ion Batteries ได้สำเร็จในที่สุด ..

เส้นลวดนาโน Nanowires คือ ลวดขนาดเล็ก กว้างเพียงนาโนเมตร Nanometers และเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติทางควอนตัมกลศาสตร์ Quantum Mechanics เนื่องจากขนาดของพวกมัน .. นักวิจัยจาก University of California Irvine: UC Irvine ได้สร้างแบตเตอรี่โดยใช้ลวดนาโนทองคำ Gold Nanowires ซึ่งสามารถเข้าถึงรอบการคายประจุ Discharge Cycles ได้กว่า 200,000 รอบ ด้วยประสิทธิภาพการจัดเก็บประจุไฟฟ้าถึง 94 – 96 % .. สิ่งนี้ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนกับลิเธี่ยมไอออนแบตเตอรี่ Lithium – Ion Batteries เนื่องจากโดยทั่วไปแล้ว Lithium – Ion Batteries จะมีอายุการใช้งานเพียงประมาณ 500+ รอบการชาร์จ และคายประจุ Charge & Discharge Cycles เท่านั้น ซึ่งทำให้แบตเตอรี่เส้นลวดนาโน Nanowire Batteries น่าสนใจอย่างยิ่ง ..

อีกตัวอย่างที่โดดเด่น ได้แก่ บริษัท Amprius ในแคลิฟอร์เนีย สหรัฐฯ ใช้เทคโนโลยีซิลิคอนนาโนไวร์

Silicon Nanowire Anode Technology ที่แอโนด หรือขั้วบวกของลิเธี่ยมไอออนแบตเตอรี่ Lithium –

Ion Batteries พร้อมไปกับการแก้ปัญหาการบวมแตกของซิลิกอน โดยทำให้ซิลิคอนขยาย และหดตัวได้ภายในโครงสร้างเชิงกลที่แข็งแรงมาก .. การประยุกต์ใช้ซิลิคอนนาโนไวร์ Silicon Nanowires แทนที่วัสดุที่ใช้เป็นขั้วบวกเดิมของแบตเตอรี่ลิเธี่ยม Lithium Batteries ส่งผลให้ความหนาแน่นพลังงานทั้งต่อปริมาตร และต่อน้ำหนัก เพิ่มขึ้นแตะระดับ 1,200 Wh/L และ 450 Wh/Kg ในเซลล์ลิเธี่ยมไอออน Lithium – Ion Cells ด้วยรอบการชาร์จ และคายประจุ Charge & Discharge Cycles หลายพันรอบ รวมถึงการชาร์จประจุไฟฟ้าอย่างรวดเร็วภายในเวลาไม่ถึง 10 นาที ทำให้เกิดนวัตกรรม และแอปพลิเคชันใหม่ ๆ ขึ้นอีกมากมายสำหรับการประยุกต์ใช้งานที่หลากหลาย ซึ่งลิเธี่ยมไอออนแบตเตอรี่ Lithium Ion Batteries ทั่วไปในตลาดไม่เคยทำได้มาก่อนเช่นกัน ..

เช่นเดียวกับแนวคิดการประยุกต์ใช้กราฟีน Graphene และท่อนาโน Nanotubes ในชุดแบตเตอรี่ด้วยการให้พื้นที่ผิวต่อปริมาตรของตัวนำไฟฟ้า และสารกึ่งตัวนำไฟฟ้า เพิ่มขึ้นยิ่งมากยิ่งดี เนื่องจากเส้นลวดนาโน

Nanowires, กราฟีน Graphene และท่อนาโน Nanotubes ในชุดแบตเตอรี่นั้น มีขนาดเล็กมาก ซึ่งความสามารถในการบรรลุพื้นที่ผิวได้มากขึ้นด้วยปริมาตรที่น้อยลง ได้ส่งผลทำให้พวกมันสามารถเก็บประจุไฟฟ้าได้มากขึ้น และรวดเร็วยิ่งขึ้น นั่นเอง ..

สำหรับประเด็นอื่น ๆ ด้านพลังงานในปัจจุบันนั้น พบว่า พลังงานแสงอาทิตย์ Solar Energy กำลังได้รับการสนับสนุนอย่างมากจากนโยบายภาครัฐ .. เป็นทราบกันดีว่า เซลล์แสงอาทิตย์ Solar PV Cells นั้น ต้องการแสงแดด Sun Light แต่ไม่ชอบความร้อน โดยความร้อน และอุณหภูมิที่สูง จะส่งผลให้เซลล์แสงอาทิตย์มีประสิทธิภาพลดลงอย่างมาก .. ทั้งนี้ Carbon Nanotubes: CNTs ซึ่งมีความสามารถในการดูดซับแสง และนำความร้อนที่ดีเยี่ยม สามารถนำมาประยุกต์กับแผงโซล่าเซลล์ Solar Panels เพื่อช่วยลดอุณหภูมิ และเพิ่มศักยภาพกำลังผลิตไฟฟ้าได้อีกมากด้วยประสิทธิภาพสูงแตะถึงระดับ 80 % ได้อย่างเหลือเชื่อ ..

นอกจากนี้ ท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes: CNTs ยังถูกใช้เป็นวัสดุอิเล็กโทรด Electrode Material โดยตรงในตัวเก็บประจุยิ่งยวด Supercapacitors, ชุดแบตเตอรี่ Battery Packs และเซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cells .. ดังนั้น Carbon Nanotubes: CNTs จึงมีความสำคัญอย่างมากสำหรับความต้องการในอนาคต เนื่องจากคุณสมบัติพื้นฐาน และการใช้งาน โดยเฉพาะด้วยผลการศึกษาวิจัยนาโนเทคโนโลยี Nanotechnology สำหรับภาคส่วนระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage Research Fields ที่รุดหน้าไปอย่างต่อเนื่อง ..

ปัจจุบัน ท่อนาโนคาร์บอน Carbon Nanotubes: CNTs หลากหลายชนิดที่แตกต่างกัน ประสบความสำเร็จอย่างมากในการประยุกต์ใช้งานกับชุดแบตเตอรี่ Batteries, ตัวเก็บประจุยิ่งยวด Supercapacitors, เซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cells และระบบจัดเก็บพลังงานอื่นๆ Other Energy Storage Systems .. บทบาทของ Carbon Nanotubes: CNTs ในการแปลงพลังงาน และระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage & Conversion Systems ที่แตกต่างกัน รวมทั้งโครงสร้าง และสัณฐานวิทยา ซึ่งมีผลต่อประสิทธิภาพทางเคมีไฟฟ้า Electrochemical Performances และกลไกการจัดเก็บพลังงาน Energy Storage Mechanisms ที่ได้รับการพัฒนาขึ้นด้วยนาโนเทคโนโลยี Nanotechnology นั้น กลายเป็นประเด็นสำคัญที่สอดคล้องกับความต้องการในตลาดพลังงาน ด้วยศักยภาพของโครงสร้างวัสดุผลึกคาร์บอน Allotrope of Carbon ใหม่อีกรูปแบบหนึ่งสำหรับการปฏิรูประบบพลังงานใน Energy Transition ของมนุษยชาติที่น่าตื่นเต้นจากนี้ไป ..

ทั้งนี้ แนวโน้มนาโนเทคโนโลยีในอนาคต Future Trend of Nanotechnology นั้น โดยสรุป คือ นาโนเทคโนโลยี Nanotechnology กำลังก้าวข้ามจากการใช้งานเพื่อความแข็งแรงเพียงอย่างเดียว มาเป็นการบูรณาการร่วมกับปัญญาประดิษฐ์ Artificial intelligence: AI และเทคโนโลยีชีวภาพ Biotechnologies เพื่อสร้างผลลัพธ์ที่ยั่งยืน Create Sustainable Outcomes และมุ่งเน้นไปที่การสร้างวัสดุอัจฉริยะที่มีความสามารถในการปรับตัว Adaptable Smart Materials, การใช้งานร่วมกับเทคโนโลยีชีวภาพเพื่อการแพทย์ขั้นสูง Integration with Advanced Medical Biotechnology และการเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานสะอาด Enhancement & Optimization of Clean Energy โดยคาดการณ์ว่า นาโนเทคโนโลยี Nanotechnology จะเป็นเทคโนโลยีหลัก Key Technology ที่ช่วยสร้างมูลค่าเพิ่มมหาศาลให้กับผลิตภัณฑ์ Creates Immense Added Value for Products ในอีก 10 ปีข้างหน้าให้สำเร็จได้ในที่สุดจากนี้ไป ความมั่นคงทางเศรษฐกิจ และสังคมของมนุษยชาติ Economic & Social Security of Humanity ก็จะได้รับการประกันไปพร้อมด้วย ..

………………………………………

คอลัมน์ : Energy Key

By โลกสีฟ้า ..

สนับสนุนโดย…..บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน)