แปลและเรียบเรียง โดย อรวรรณ สัมฤทธิ์เดชขจร

ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ

ภาพจาก https://news.mit.edu/2018/see-through-film-rejects-incoming-solar-heat-1108

เครดิต: Courtesy of the researchers

วิศวกร MIT พัฒนาฟิล์มใสป้องกันความร้อนจากดวงอาทิตย์ได้สูงถึงร้อยละ 70 ผลงานวิจัยนี้สามารถใช้กับกระจกหน้าต่างของอาคารได้ โดยที่อุณหภูมิต่ำกว่า 32 องศาเซลเซียสฟิล์มยังคงใส แต่เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นฟิล์มจะขุ่นและกันความร้อนโดยอัตโนมัติ ประมาณกันว่าหน้าต่างอาคารติดฟิล์มนี้จะช่วยลดค่าไฟฟ้าได้ถึงร้อยละ 10 เลยทีเดียว

 ฟิล์มกันความร้อนนี้มีลักษณะคล้ายกับพลาสติกใสห่อของ แต่มีสมบัติกันความร้อน ซึ่งเกิดจากอนุภาคจิ๋ว (microparticle) ที่อยู่ภายในเนื้อฟิล์ม อนุภาคจิ๋วเป็นสารที่เปลี่ยนเฟสได้ (phase changing material) ในสภาวะที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียสหรือสูงกว่าสารนี้จะหดตัว ทำให้ฟิล์มที่ใส เปลี่ยนสภาพไปเป็นขุ่นขาวซึ่งยอมให้แสงผ่านได้น้อยลง

ฟิล์มเปลี่ยนเป็นขาวขุ่นเมื่อนักวิจัยใช้มือที่มีอุณหภูมิ 32 องศาเซลเซียสสัมผัส

ภาพจาก Xin-Hao Li, Chang Liu, Shien-Ping Feng, Nicholas Xuanlai Fang. Broadband Light Management with Thermochromic Hydrogel Microparticles for Smart Windows. Joule, 2018; DOI: 10.1016/j.joule.2018.10.019l 

อนุภาคจิ๋วนี้มีขนาดเล็ก โปร่งใส มีลักษณะเป็นโครงข่ายเส้นใยทรงกลม (fiber-webbed sphere) และมีน้ำอยู่ภายในที่มองเห็นเส้นใยได้ยาก แต่ที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียสหรือสูงกว่า โครงข่ายเส้นใยทรงกลมจะรีดน้ำออกและหดตัวกลายเป็นมัดของเส้นใยที่สามารถสะท้อนแสงได้ ทำให้ฟิล์มเป็นสีขาวขุ่นที่ยอมให้แสงผ่านได้น้อยลง

งานวิจัยก่อนหน้านี้โดยกลุ่มอื่นพบว่า เมื่ออนุภาคหดตัว ฟิล์มจะสามารถกันแสงได้ดีแต่ไม่กันความร้อน เนื่องจากขนาดของอนุภาคที่หดตัวเหลือเพียง 100 นาโนเมตร ซึ่งเล็กกว่าความยาวคลื่นของรังสีอินฟราเรดทำให้ความร้อนเล็ดลอดผ่านไปได้ ทีมวิจัยนี้จึงพยายามขยายสายโซ่โมเลกุลของแต่ละอนุภาคจิ๋ว เพราะเมื่อเกิดการหดตัวจะมีขนาดราว 500 นาโนเมตร ซึ่งตอบสนองต่อความร้อนได้

นักวิจัยเตรียมสารละลายของอนุภาคจิ๋ว และเคลือบฟิล์มบนกระจกขนาด 12 นิ้วx12 นิ้ว จากนั้นฉายแสงอาทิตย์จำลองไปบนกระจก พวกเขาสังเกตเห็นกระจกเปลี่ยนเป็นสีขาวขุ่นเมื่อโดนความร้อนจากแสง และเมื่อวัดความเข้มของรังสีที่ทะลุผ่านกระจกอีกด้านพบว่า ฟิล์มสามารถกันความร้อนได้ถึงร้อยละ 70

ทีมวิจัยยังทดลองฉายแสงผ่านฟิล์มภายในแคลอริเมตริกแชมเบอร์ (calorimetric chamber) เพื่อวัดอุณหภูมิภายในแชมเบอร์เปรียบเทียบกับกรณีไม่มีฟิล์ม พบว่าถ้าไม่มีฟิล์มอุณหภูมิในแชมเบอร์จะสูงถึง 40 องศาเซลเซียส ในขณะที่มีฟิล์มอุณหภูมิจะอยู่ที่ 34 องศาเซลเซียส

งานวิจัยนี้มีประโยชน์ที่ใช้วัสดุที่ช่วยปรับปรุงให้ความสามารถในการนำไปใช้งานและการผลิตหน้าต่างอัจฉริยะดีขึ้น ในอนาคตทีมวิจัยจะทดสอบฟิล์มนี้เพื่อศึกษาถึงการปรับเปลี่ยนสูตรและการนำไปใช้งานด้านอื่นเพื่อช่วยปรับปรุงสมบัติกันความร้อน

สนใจอ่านข้อมูลเพิ่มเติมที่

  • https://news.mit.edu/2018/see-through-film-rejects-incoming-solar-heat-1108
  • https://www.sciencedaily.com/releases/2018/11/181108142354.htm
  • Xin-Hao Li, Chang Liu, Shien-Ping Feng, Nicholas Xuanlai Fang. Broadband Light Management with Thermochromic Hydrogel Microparticles for Smart Windows. Joule, 2018; DOI: 10.1016/j.joule.2018.10.019
Scroll Up