สร้างความสะดวกสบายให้ชีวิตด้วยแสงแดด

ศตวรรษที่ 21 ได้รับการขนานนามว่าเป็น “ยุคของสิ่งแวดล้อม” เนื่องจากโลกต้องเผชิญกับปัญหานานาประเภท ไม่ว่าจะเป็นปัญหาโลกร้อนหรือมลภาวะทางอากาศและน้ำ ส่งผลให้ประเทศญี่ปุ่นหันมาสนใจและพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ๆ ที่ใช้ประโยชน์จากแสงแดดเพื่อสร้างอากาศและน้ำที่สะอาด นอกเหนือไปจากพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานทดแทนที่สำคัญ 

แสงอาทิตย์เป็นสิ่งจำเป็นที่มนุษย์ขาดไม่ได้ ในญี่ปุ่นมีการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ที่ใช้แสงแดดเพื่อสร้างความสะดวกสบายให้กับชีวิต

สารเร่งปฏิกิริยาด้วยแสงที่ทำความสะอาดได้ราวกับใช้เวทมนตร์

ในญี่ปุ่นได้มีการค้นพบวัสดุพิเศษชนิดหนึ่งที่สามารถเปลี่ยนสภาพแวดล้อมให้สะอาดขึ้นด้วยการกระตุ้นจากแสงอาทิตย์ วัสดุนี้มีความมหัศจรรย์ราวกับมีเวทมนตร์ วัสดุที่ว่านี้มีชื่อว่า “โฟโต้คะตะลิสต์” หรือสารเร่งปฏิกริยาด้วยแสงแดด ประเทศญี่ปุ่นนำวัสดุนี้ออกจำหน่ายในท้องตลาดทั่วไป ถือได้ว่าเทคโนโลยีนี้มีต้นกำเนิดมาจากประเทศญี่ปุ่น และญี่ปุ่นยังเป็นผู้ผลักดันให้เกิดการพัฒนาเทคโนโลยีนี้ในระดับโลกอีกด้วย

ไททาเนียมไดออกไซด์ (TiO2) เป็นสารโฟโต้คะตะลิสต์ทั่วไปที่มีคุณสมบัติยอดเยี่ยมในการสลายตัวด้วยแสงและการแผ่กระจายของน้ำ (superhydrophilicity) คุณสมบัติด้านการสลายตัวด้วยแสงของ TiO2 มีประสิทธิภาพสูง สามารถสลายสารอินทรีย์ต่างๆ ให้กลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และน้ำ จึงมีประโยชน์มากในการดับกลิ่น ฆ่าเชื้อโรค และขจัดสิ่งสกปรกทางชีวภาพ (antifouling) ในแง่มุมของการแผ่กระจายน้ำ TiO2 สามารถกำจัดสารอันตรายได้เพียงแค่ใช้แสงอาทิตย์และน้ำ จุดที่น่าสนใจคือเมื่อกำแพงที่เคลือบด้วยสารโฟโต้คะตะลิสต์เปียกน้ำ สิ่งสกปรกบนพื้นผิวภายนอกจะถูกชำระล้างออกไปเองตามธรรมชาติ

ด้วยคุณสมบัติที่โดดเด่นนี้ จึงมีการใช้สารโฟโต้คะตะลิสต์อย่างแพร่หลายในวัสดุก่อสร้างบ้าน เครื่องใช้ไฟฟ้า ถนน เสื้อผ้า และสินค้าอุปโภคเบ็ดเตล็ดหลายชนิด

การทำความสะอาดด้วยแสงแดด

ผลทดสอบการเร่งปฏิกิริยาการสลายตัวด้วยสารโฟโต้คะตะลิสต์ ด้วยการหยดหมึกสีฟ้าลงไป แทนที่จะใช้ฝุ่นละออง พอออกซิเจนถูกกระตุ้นด้วยแสงในช่วงอัลตราไวโอเลต สีของหมึกก็ถูกกำจัดออกไป (เครดิตภาพถ่ายจาก TOTO LTD.)

Hydrotect เป็นสารเคลือบที่ใช้ประโยชน์จากประสิทธิภาพการสลายตัวและการแผ่กระจายน้ำของ TiO2 .ในการทำความสะอาดอากาศ โดยใช้พลังงานจากแสงแดดและฝนในการทำความสะอาดตนเอง (self-cleaning)

ฝุ่นและสิ่งสกปรกสะสมจะถูกขจัดออกไปเมื่อได้รับแสงแดด คราบน้ำมันและควันดำที่เกิดจากการปล่อยมลพิษจากรถยนต์และโรงงาน จะถูกสลายออกเป็นอย่างแรก จากนั้นฝนจะชะล้างคราบต่างๆ ออกไป  นอกไปจากนี้ Hydrotect ยังเป็นสารเคลือบที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ด้วยการเปลี่ยนสารที่ก่อให้เกิดมลพิษในชั้นบรรยากาศให้กลายเป็นองค์ประกอบที่ไม่เป็นอันตราย และทำให้อากาศมีคุณภาพดียิ่งขึ้นด้วยการชำระล้างสารเหล่านั้นออกไป Hydrotect ถูกใช้อย่างแพร่หลายในการเคลือบผิวกำแพงบ้านให้คงความสะอาดอย่างยาวนาน สารนี้ยังใช้มากในบริษัทที่ให้ความสำคัญกับการรักษาสิ่งแวดล้อมและประเทศที่มีปัญหาด้านมลภาวะ

เครื่องกรองอากาศที่ใช้ในบ้านก็เป็นอีกหนึ่งผลิตภัณฑ์ที่ใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติการขจัดมลภาวะในอากาศของ TiO2  เนื่องจากเครื่องกรองอากาศทั่วไปมักใช้ไส้กรองเพื่อกรองสิ่งสกปรกทางกายภาพ ดังนั้นประสิทธิภาพการทำงานจะลดลงเมื่อไส้กรองสกปรก แต่ด้วยเทคโนโลยีนี้ สิ่งสกปรกและสสารที่เป็นอันตรายจะสลายไปด้วยสารโฟโต้คะตะลิสต์  เมื่อสารนี้เข้าไปในเครื่องกรองอากาศ ก็แทบจะไม่เกิดการสะสมของสิ่งสกปรก โดยหลักการแล้ว เครื่องกรองอากาศที่ใช้สารโฟโต้คะตะลิสต์ จะคงประสิทธิภาพในการทำความสะอาดได้ในระยะเวลายาวนาน 
 

การทดสอบการขจัดสิ่งสกปรกด้วยน้ำ แผ่นด้านซ้ายเคลือบด้วยสารทั่วไป แผ่นด้านขวาเคลือบด้วยสารโฟโต้คะตะลิสต์ เพียงล้างด้วยน้ำ ก็สะอาดทันที

สร้างความอบอุ่นด้วยแสงแดด
เทคโนโลยีใหม่ที่ใช้แสงแดดถูกนำไปใช้ในวัสดุสำหรับเสื้อผ้าเช่นเดียวกัน วัสดุที่ถูกพัฒนาขึ้นโดยบริษัทผู้ผลิตเสื้อผ้ากีฬาสัญชาติญี่ปุ่นนี้ มีฟังก์ชั่นในการจัดการความร้อนที่ดีกว่าวัสดุทั่วไป เพราะใช้แสงแดดเข้ามาช่วย นอกจากแสงที่เรามองเห็นได้แล้ว แสงแดดยังประกอบไปด้วยช่วงความยาวคลื่นอื่นๆ อีกหลายชนิด เช่น รังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีอินฟราเรด ซึ่งไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า วัสดุที่สังเคราะห์ขึ้นมานี้ดูดซับความยาวคลื่นของแสงแดดไว้ทั้งหมด เพื่อสร้างความอบอุ่น

วัสดุ HEATNAVI® สร้างความร้อนด้วยการดูดซับช่วงความยาวคลื่นของแสงอาทิตย์ไว้เกือบทั้งหมด (เครดิตภาพถ่ายจาก DESCENTE LTD.)

แสงแดดไม่ได้ส่องลงมาถึงโลกในวันที่ท้องฟ้าโปร่งเท่านั้น แต่ในวันที่เมฆครึ้ม แสงแดดก็ส่องลงมาเช่นเดียวกัน วัสดุนี้สามารถแปลงแสงอาทิตย์ให้กลายเป็นความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ถึงแม้จะได้ความร้อนในปริมาณเพียงเล็กน้อย แต่ก็สามารถให้ความอบอุ่นแก่ผู้สวมใส่ได้ในทุกสภาพอากาศ วัสดุนี้ให้ความอบอุ่นแก่ผู้สวมใส่ขณะที่อยู่กลางแจ้ง และยังมีประโยชน์แก่นักกีฬาในระหว่างเตรียมพร้อมร่างกาย ในปัจจุบันมีการใช้วัสดุนี้ผลิตเสื้อผ้ากีฬาหลายชนิด ทั้งเสื้อผ้าสำหรับการเล่นกอล์ฟ การเดินป่า สกี และฟุตบอล เพื่อมอบความอบอุ่นให้กับนักกีฬาในสภาพอากาศที่หนาวเย็น

เทคโนโลยีล้ำสมัยจากประเทศญี่ปุ่นเหล่านี้ ช่วยให้ชีวิตมนุษย์สะดวกสบายขึ้น

แจ็คเก็คตัวนี้ทำจากวัสดุเก็บความร้อน HEATNAVI® ซึ่งออกแบบมาให้มีน้ำหนักเบา จึงตอบโจทย์นักกีฬาที่ต้องการความอบอุ่นและอิสระในการเคลื่อนไหว (เครดิตภาพถ่ายจาก DESCENTE LTD.) 

บทความนี้อยู่ในหมวด “Material & Applications” โดย Material & Design Innovation Center

อ้างอิง: บทความ “Making Life Comfortable with Sunlight” จากเว็บไซต์ https://web-japan.org/