แกลบ วัสดุหาง่ายผลิตนวัตกรรมนาโน

ศูนย์วิจัยนาโนเทคโนโลยีบูรณาการ มหาวิทยาลัยขอนแก่น  ส่งผลงานเข้าร่วม การประกวดนวัตกรรมนาโนเทคโนโลยีระดับประเทศ ครั้งที่ 5 ชิงถ้วยพระราชทาน สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี ระหว่างวันที่ 1-2 กันยายน 2557 ณ วิทยาลัยนาโนเทคโนโลยีพระจอมเกล้าลาดกระบัง    สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้า เจ้าคุณทหารลาดกระบัง  และสามารถคว้ารางวัลรองชนะเลิศอันดับที่ 1 ประเภทนวัตกรรมความคิดสร้างสรรค์ ระดับอุดมศึกษาและบุคคลทั่วไป ด้วยผลงานวิจัย  เรื่อง “วัสดุนาโนจากแกลบสำหรับประยุกต์ใช้เป็นขั้วไฟฟ้าในแบตเตอรี่ชนิดลิเทียมไอออน”


นักวิจัยในทีมที่ได้รับรางวัล ครั้งนี้ ประกอบด้วย นายศราวุธ ป้องหา นักศึกษาปริญญาเอก ภาควิชาฟิสิกส์   นางสาวจิราพรรณ ใจกาวัง  นักศึกษาปริญญาโท หลักสูตรวัสดุศาสตร์และนาโนเทคโนโลยี  และ นางสาวอรภา แถมวัฒนา  นักศึกษาปริญญาตรี หลักสูตรวัสดุศาสตร์และนาโนเทคโนโลยี  โดยมี  ผศ.ดร.นงลักษณ์ มีทอง อาจารย์ประจำภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์   เป็นอาจารย์ที่ปรึกษาหลัก และมี รศ. ดร. วิทยา อมรกิจบำรุง และ รศ.ดร.เอกพรรณ สวัสดิ์ซิตัง  อาจารย์ประจำภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ เป็นที่ปรึกษาโครงการร่วม  การประกวดนวัตกรรมนาโนเทคโนโลยีระดับประเทศ ครั้งที่ 5 ชิงถ้วยพระราชทาน สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี  ปีนี้ มีนักเรียน นักศึกษาจากสถาบันต่างๆ ทั่วประเทศ  สนใจส่งผลงานเข้าร่วมประกวดมากกว่า 100 ชิ้น    พลเอกสุรยุทธ์ จุลานนท์ องคมนตรี ให้เกียรติเป็นประธานในพิธี และให้ความสนใจ สอบถามข้อมูลเกี่ยวกับงานวิจัยจากนักศึกษา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น ที่ได้รับรางวัลด้วย


ผลงานที่คว้ารางวัลครั้งนี้ ทีมนักวิจัยได้ศึกษาเกี่ยวกับวัสดุนาโนจากแกลบสำหรับประยุกต์ใช้เป็นขั้วไฟฟ้าในแบตเตอรี่ชนิดลิเทียมไอออน ซึ่งแบตเตอรี่ ชนิดลิเทียมไอออนถือเป็นแหล่งกักเก็บพลังงานไฟฟ้าที่มีการพัฒนาขั้นสูงและ ถูกนำไปใช้ประโยชน์อย่างกว้างขวาง โดยเฉพาะในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาและในรถยนต์ไฟฟ้า ปัจจุบันได้มีการพัฒนาวัสดุใหม่ๆ เพื่อนำมาใช้เป็นขั้วไฟฟ้าในแบตเตอรี่ชนิดนี้ โดยหนึ่งในวัสดุที่ได้รับความสนใจเป็นอย่างสูง คือ วัสดุซิลิกอน และวัสดุลิเทียมเหล็กซิลิเกต เนื่องจากมีความสามารถในการกักเก็บพลังงานที่สูงมากเมื่อเทียบกับวัสดุเดิม คือแกรไฟต์และลิเทียมโคบอลต์ออกไซด์ที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน โดยวัสดุลิเทียมเหล็กซิลิเกต (Li2FeSiO4) มีความสามารถในการกักเก็บราว 330 มิลลิแอมแปร์-ชั่วโมงต่อกรัม มากกว่าลิเทียมโคบอลต์ออกไซด์ ประมาณ 2 เท่า และซิลิกอนมีความสามารถในการกักเก็บราว 4200 มิลลิแอมแปร์-ชั่วโมงต่อกรัม มากกว่าแกรไฟต์ราว 12 เท่า ส่งผลให้แบตเตอรี่ชนิดลิเทียมไอออนที่จะใช้วัสดุสองชนิดนี้มีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา สามารถพกพาสะดวก ง่ายต่อการออกแบบ รวมถึงมีระยะเวลาใช้งานก่อนจะต้องประจุไฟใหม่ยาวนานขึ้นมาก
ทีมวิจัยของคณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น ให้ความสนใจที่จะศึกษาวัสดุ 2 ชนิดนี้อย่างจริงจัง เนื่องจากมองเห็นโอกาสที่จะสามารถใช้วัตถุดิบในท้องถิ่น มาผลิตเป็นวัสดุ หรืออุปกรณ์ที่มีประโยชน์และมีมูลค่าสูงขึ้น โดยเลือกที่จะพัฒนาวัสดุนาโนซิลิกอนและซิลิกาจากแกลบที่เป็นวัสดุเหลือใช้ ทางการเกษตร และถือเป็นวัตถุดิบภายในประเทศที่มีปริมาณมาก หาง่าย และราคาถูก เพื่อนำมาพัฒนาเป็นวัสดุนาโนที่มีมูลค่าทางเศรษฐกิจสูง ทั้งนี้เราสามารถเตรียมซิลิกาที่มีความบริสุทธิ์สูงซึ่งเป็นสารตั้งต้นที่ สำคัญสำหรับสังเคราะห์ลิเทียมเหล็กซิลิเกต นอกจากนี้ เรายังสามารถสังเคราะห์ซิลิกอน ซิลิกอนโครงสร้างคอมพอสิตกับคาร์บอน และซิลิกอนโครงสร้างคอมพอสิตกับซิลิกอนคาร์ไบด์ ที่มีขนาดในระดับนาโนเมตร ที่มีสมบัติทางเคมีไฟฟ้าเบื้องต้นที่ดี และเหมาะที่จะนำไปพัฒนาและต่อยอดเพื่อใช้เป็นขั้วไฟฟ้าในแบตเตอรี่ชนิด ลิเทียมไอออนได้จริง