ที่มา ข้อมูลเบื้องต้น ความสำคัญของปัญหา

แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) เป็นแก๊สเรือนกระจกที่มีอยู่ทั่วไปในชั้นบรรยากาศที่ทำให้เกิดภาวะเรือนกระจก และส่งผลกระทบต่อสภาวะโลกร้อนในปัจจุบัน  เพื่อที่จะลดการปลดปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ได้มีหลายๆงานวิจัยนำไปใช้เป็นแหล่งพลังงานทางเลือกเพื่อที่จะเปลี่ยนแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เป็นสิ่งที่มีประโยชน์ หนึ่งในแนวทางที่แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ถูกนำมาใช้เป็นวัตถุดิบที่ต้นทุนต่ำหรือแก๊สสำหรับการสังเคราะห์เป็นวัสดุที่มีมูลค่าสูงโดยเฉพาะวัสดุนาโนคาร์บอน โดยเฉพาะอย่างยิ่งวัสดุกราฟีนซึ่งมีโครงสร้างระดับนาโนแบบ 2 มิติ ที่มีมูลค่าสูงเป็นพิเศษ เนื่องจากกราฟีนมีคุณสมบัติที่โดดเด่นเป็นพิเศษทั้งในทางกายภาพ ไฟฟ้าและเคมี จึงสามารถนำไปประยุกต์ใช้งานสำหรับอุตสาหกรรมที่ใช้เทคโนโลยีขั้นสูง การสังเคราะห์หรือผลิตวัสดุกราฟีนจากคาร์บอนไดออกไซด์นั้น เป็นงานที่มีความท้าทายเนื่องจากคาร์บอนไดออกไซด์มีโมเลกุลที่มีพันธะคู่ที่แข็งแรง จึงต้องใช้พลังงานค่อนข้างมาก จึงทำให้การผลิตมีต้นทุนสูงและยังขาดการศึกษาการผลิตในปริมาณมาก ในงานวิจัยนี้คณะผู้วิจัยจึงได้ทำการศึกษาวิจัยแนวทาง กระบวนการและนวัตกรรมสำหรับแปลงคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นแผ่นนาโนกราฟีนในปริมาณมากด้วยต้นทุนต่ำ

สรุปและจุดเด่นเทคโนโลยี

เทคโนโลยีการผลิตวัสดุกราฟีนจากคาร์บอนไดออกไซด์สำหรับการใช้งานเชิงอุตสาหกรรม มีคุณสมบัติเด่น คือ รูปแบบและกระบวนการต้นทุนต่ำที่มีลักษณะเฉพาะทำให้สามารถผลิตกราฟีนในปริมาณมาก ในเชิงปริมาณระบบสามารถผลิตกราฟีนได้มากกว่า 1 กก. ต่อวัน โดยได้ปริมาณกราฟีนรอบละประมาณ 170 กรัม เมื่อใช้ 6 รอบการสังเคราะห์ซึ่งใช้เวลารอบละ 1.5 ชม. รวมเป็นเวลา 9 ชม. จะได้กราฟีนรวมประมาณ 1,020 กรัม โดยลักษณะของผลผลิตก่อนและหลังผ่านกระบวนการกัดกรดซึ่งคือ วัสดุผสมกราฟีนและแมกนีเซียมออกไซด์และวัสดุผสมกราฟีน คุณสมบัติเด่นอีกประการคือ ผลผลิตกราฟีนที่ผลิตได้มีคุณภาพสูง โดยมีจำนวนชั้นน้อย (few layers) และมีความบริสุทธิ์สูง ตลอดจนมีระดับข้อบกพร่อง (defects) และออกซิเจนในโครงสร้างต่ำกว่ามาก (< 8 %) ซึ่งจะทำให้กราฟีนที่ได้มีการนำไฟฟ้าและความแข็งแรงที่สูง สิ่งประดิษฐ์นี้มีอนุสิทธิบัตรคุ้มครอง และได้มีการศึกษาเบื้องต้นในการนำวัสดุกราฟีนที่ได้ไปใช้ประโยชน์เป็นวัสดุสำหรับเป็นขั้วไฟฟ้าของแบตเตอรี่ โดยพบว่าวัสดุกราฟีนที่ได้ให้ผลที่ดีกว่าวัสดุกราฟีนที่มีขายในเชิงพาณิชย์ และนำไปใช้กับงานผ้าเคลือบกราฟีนที่มีสมบัติต้านแบคทีเรียที่ดีขึ้น ดังนั้นเครื่องผลิต-กราฟีนที่ประดิษฐ์ขึ้นมีความพร้อมในการผลิตเพื่อการใช้งานในเชิงอุตสาหกรรม

สถานภาพสิทธิบัตร (โปรดเลือกประเภทของ IP)

• คำขออนุสิทธิบัตร เลขที่คำขอ 2103002777 ยื่นคำขอวันที่ 24 กันยายน 2564
• อนุสิทธิบัตร เลขที่ 24887 ยื่นคำขอวันที่ 18 เมษายน 2566

สถานภาพของผลงานวิจัย

• ได้ต้นแบบระดับ pilot scale (TRL6)

ความร่วมมือที่เสาะหา

• เสาะหาผู้รับอนุญาตใช้สิทธิ

นักวิจัย

ดร.อนุรัตน์ วิศิษฏ์สรอรรถ
ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ
ทีมวิจัยกราฟีน (GRP)
กลุ่มวิจัยวัสดุผสมและกระบวนการนาโน (HMNP)
ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค)
โทรศัพท์ 02 564 7100 ต่อ 76858, 084 105 5865
E-mail: anurat.wis@nanotec.or.th