นาโนเทคโนโลยี ในโมเดลไทยแลนด์ 4.0

สานักงานคณะกรรมการนโยบายวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและนวัตกรรมแห่งชาติ และ สานักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 

โดยมีวัตถุประสงค์ เพื่อคาดการณ์ถึงเทคโนโลยียุทธศาสตร์ที่จำเป็นสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีที่จะช่วยสนับสนุนการพัฒนาประเทศตามโมเดลไทยแลนด์ 4.0 ให้ผลสรุปได้ว่า เทคโนโลยีหลักที่จำเป็น มีอย่างน้อย 4 สาขา (อ้างอิงจาก http://www.apecforesight.org/index.php/research/49-key-tech-final-report.html) ได้แก่ สาขาเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร สาขาเทคโนโลยีชีวภาพ สาขาเทคโนโลยีวัสดุศาสตร์ พลังงานและสิ่งแวดล้อม และสาขานาโนเทคโนโลยี

ซึ่งบทความในคอลัมน์นี้ ได้ทยอยนำเสนอรายชื่อเทคโนโลยียุทธศาสตร์ที่สำคัญ 5 อันดับแรก ในสาขาต่างๆ ทั้ง 4 สาขามาโดยลำคับ

สำหรับในสัปดาห์นี้ จะเป็นการนำเสนอเทคโนโลยียุทธศาสตร์ที่สำคัญ 5 อันดับแรกของเทคโนโลยีในสาขานาโนเทคโนโลยี ที่มีความสำคัญต่อการพัฒนาสู่โมเดลไทยแลนด์ 4.0 และเป็นผลออกมาจากเครื่องมือคาดการณ์อนาคต Technology Foresight ในงานวิจัยที่กล่าวมาข้างต้น

“นาโนเทคโนโลยี” เป็นเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการนำวัสดุที่มีโครงสร้างขนาดเล็กมาก ที่มีขนาดในมิติใดมิติหนึ่งเล็กกว่า 100 นาโนเมตร หรือ 1 ใน 10 ล้านส่วนของความยาว 1 เมตร

วัสดุหรือโครงสร้างในขนาดเล็กมากดังกล่าวนี้ ถูกค้นพบและศึกษามาแล้วตั้งแต่ในยุคยุโรปสมัยกลาง โดย ไมเคิล ฟาราเดย์ นักเคมีและนักฟิสิกส์ ชาวอังกฤษ เป็นผู้ค้นพบอนุภาคของทองคำที่มีขนาดนาโน และพบว่าโครงสร้างที่มีขนาดเล็กมากนี้ จะทำให้สมบัติโดยทั่วไปของสสารเปลี่ยนแปลงไปจากเดิมอย่างมาก

วัสดุในขนาดนาโนนี้ สามารถนำมาประยุกต์ใช้ในหลายๆ ด้าน เช่น ในด้านชีววิทยา ด้านการแพทย์ ด้านอิเล็กทรอนิกส์ คอมพิวเตอร์ และในด้านอุตสาหกรรม จนทำให้เกิดเป็นเทคโนโลยีสาขาใหม่ ที่เรียกกันว่า นาโนเทคโนโลยี และกลายมาเป็นส่วนหนึ่งของแนวโน้มใหญ่ หรือ เมกาเทรนด์ (Megatrend) ที่สำคัญของโลก

ในบริบทของการพัฒนาสู่โมเดลไทยแลนด์ 4.0 ในสาขานาโนเทคโนโลยี จะนำไปสู่เทคโนโลยียุทธศาสตร์ 5 ลำดับแรกที่เป็นความต้องการในการพัฒนาประเทศในช่วงอนาคตระยะเวลา 10 ปี ดังนี้

อันดับที่ 1 เทคโนโลยี Nanofiltration for water treatment เป็น เทคโนโลยีสำหรับการกรองน้ำเพื่อให้ได้น้ำสะอาดในระดับคุณภาพต่างๆ ทั้งเพื่อการบริโภคและการอุตสาหกรรม ที่มีต้นทุนการจัดการหรือการได้มาซึ่งน้ำสะอาดต่ำลง โดยเทคโนโลยีการกรองน้ำในระดับนาโนนี้ จะสามารถความกระด้างของน้ำ โลหะหนัก สารอินทรีย์เจือปน หรือสารปนเปื้อนอื่นๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยไม่ต้องนำไปผ่านกระบวนการบำบัดหรือการกรองหลายขั้นตอน

อันดับที่ 2 เทคโนโลยี Nanomembrane for air/vapor purification เป็นเทคโนโลยีในการสร้างแผ่นเยื่อหรือแผ่นกรองที่มีรูพรุนขนาดระดับนาโน เพื่อใช้ในการกรองอากาศให้สะอาด หรือใช้ในการทำให้สารที่อยู่ในสถานะที่เป็นไอ หรือ ก๊าซ ให้มีความบริสุทธิ์มากขึ้นสำหรับงานอุตสาหกรรม เทคโนโลยีนี้ จะนำไปสู่การหาวิธีการสร้างรูพรุนขนาดนาโนบนผิวหน้าของวัสดุต่างๆ เพื่อทำให้เกิดสมบัติในการกรองสิ่งต่างๆ ในสถานะที่เป็นก๊าซได้ตามต้องการ ไม่ว่าจะเป็นผิวของวัสดุโพลิเมอร์ เส้นใยสังเคราะห์ หรือแม้กระทั่งแผ่นเยื่อในระดับโมเลกุล เพื่อนำมาใช้ในกระบวนการกรอง การตรวจจับ การดักสารที่ไม่ต้องการ หรือการทำให้สารที่ต้องการมีความบริสุทธิ์มากขึ้น

อันดับที่ 3 เทคโนโลยี Conductive nanomaterials for anti-static, functional textiles and wearable electronics เป็นเทคโนโลยีที่ใช้ในการสังเคราะห์หรือสร้างสารที่มีขนาดนาโน โดยเน้นไปที่การสร้างสมบัติพิเศษให้กับสิ่งทอที่จะใช้เป็นเครื่องแต่งกาย เช่น ความสามารถในการกันไฟฟ้าสถิตย์ กันน้ำ กันรอยเปื้อน กันเชื้อโรค กันการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ กันรอยยับ และมีความคงทนมากขึ้น ตลอดไปจนถึงการนำไปประยุกต์ใช้กับเครื่องนุ่งห่มที่มีระบบอิเล็กทรอนิกส์ฝังตัวอยู่ เพื่อทำให้เกิดสมบัติใช้งานที่ยังไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน

อันดับที่ 4 เทคโนโลยี Self-assembly for nanomanufacturing เป็นเทคโนโลยีในการสร้างหรือผลิตอุปกรณ์ในระดับนาโนด้วยวิธีการเรียงตัวหรือประกอบตัวขึ้นเอง ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่เลียนแบบมาจากการเรียงตัวหรือจับตัวกันเองของโมเลกุลในธรรมชาติขึ้นเป็นสารประกอบที่มีความเฉพาะตัว และสามารถทำซ้ำได้ โดยการจัดหาสารเริ่มต้นในระดับนาโน และจัดสภาวะแวดล้อมที่เหมาะสมเพื่อให้สารเริ่มต้นสามารถจับตัวหรือเรียงตัวกันเป็นโครงสร้างนาโนที่ต้องการขึ้นมาได้เอง

อันดับที่ 5 เทคโนโลยี Nanomembrane for desalination เป็นเทคโนโลยีที่ใช้สร้างแผ่นกรองนาโน เพื่อวัตถุประสงค์ในการกรองน้ำทะเลให้เป็นน้ำจีด

5 อันดับของนาโนเทคโนโลยี ที่ได้รับการคาดการณ์อนาคตว่า จะเป็นเทคโนโลยียุทธศาสตร์ในการพัฒนาประเทศไทยสู่โมเดลไทยแลนด์ 4.0 ในระยะเวลาอีก 10 ปีข้างหน้า ดูแล้วเหมือนกับอยู่ในอนาคตอันไกล

แต่สำหรับ “เทคสตาร์ทอัพ” ต้องไม่กระพริบตา และติดตามความเป็นมาเป็นไปของเทคโนโลยีเหล่านี้อย่างใกล้ชิด เพราะนอกจากเครื่องมือคาดการณ์อนาคตจะบอกว่า เป็นเทคโนโลยียุทธศาสตร์ของประเทศไทยแล้ว เทคโนโลยีเหล่านี้ ยังอยู่ในกระแสแนวโน้มใหญ่ในระดับโลกอีกด้วย