前瞻技術脈動：先進材料與技術(202436)

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科技產業資訊室(iKnow) - 技術發展藍圖研析團隊發表於 2024年10月9日

圖、前瞻技術脈動：先進材料與技術(202436)

深度學習系統從材料的表面探索來了解內部情況
在不切割材料的前提下，通過深度學習技術，比較了大量關於材料外部力場與其內部結構的模擬數據，以觀察材料內部的狀況。麻省理工學院的研究人員開發了一種新方法，通過觀察材料表面來確定其內部情況。該團隊使用深度學習比較了大量關於材料外部力場和相應內部結構的模擬數據，並利用這些數據生成了一個能夠從表面的數據來預測內部情況的系統。這種技術可以應用於任何類型的材料，包括內部配置復雜的材料。該技術旨在解決工程中常見的問題，即能在不切割材料的情況下觀察材料內部情況，而這可能是昂貴和侵入性的。研究人員希望該系統可以用於非侵入性地識別材料和生物組織的損傷、裂紋、應力或內部微結構。相關研究成果已經在《Advanced Materials》期刊上發表。
參考資料：Deep-learning system explores materials' interiors from the outside, MIT News. 2023/04/28.

環保又節能的彩色塗料
結構色是生物界的主要顏色生成機制，兩種無色材料的幾何排列會產生所有顏色。研究人員從蝴蝶身上得到靈感，開發一種等離子塗料，將無色材料（鋁和氧化鋁）的奈米結構重新排列後，將可以控制光反射、散射或吸收的方式，而變成新的顏料，而且這種顏色是環保的，因為它們只是金屬和氧化物，跟現在市面上一般使用人工合成分子的顏料基色不同。另外，由於等離子塗料反射整個紅外光譜，塗料吸收的熱量較少，導致底面溫度會比使用商業塗料還少華氏25至30度，可以達到顯著的節能效果。
參考資料：Researchers create world's first energy-saving paint — inspired by butterflies, NSF. 2023/04/17.

世界上最小的LED能夠將您的手機相機轉換為高解析度顯微鏡
傳統顯微鏡需要使用定焦透鏡和複雜的光路設計，因此體積龐大，不易整合至手持裝置。然而，透過將矽基LED與CMOS感光元件整合於單一晶片，並結合數位光學演算法，得以實現顯微鏡的功能。

新加坡-MIT研究與技術聯盟(SMART)開發出世界最小的LED取像系統，能將矽基LED與55奈米的CMOS感光元件相互整合，利用LED光源照亮物體，讓光線散射到CMOS感光元件上，再以數位光學的演算法還原出物體形貌。此研究應有助於觀察微小物體，如人體組織樣本和植物種子，也可裝設於現有的智慧型手機上，只需調整手機的軟硬體設備，就讓手機搖身一變成為高解析度的顯微鏡。研究成果已成功發表於《Nature Communications》期刊上。
參考資料：World's smallest LED could turn your phone camera into a high-res microscope, New ATLAS. 2023/05/05.

未來的衣服可能會是一種有生命的、自我修復的材料
傳統衣物材料的耐久性仍存在不足，一旦損壞，通常只能縫補或更換。相比之下，菌絲體材料具有自我修復的特性，提供了一種創新的衣物材料選擇。英國紐卡斯爾大學和諾桑比亞大學的研究團隊發現，像靈芝這種真菌會編織出一種稱為菌絲體的結構，經過額外的處理後，有機會成為皮革材料的替代品。實驗中證實，菌絲體具有自我修復能力，破損後有辦法在裂縫處長出新的菌絲，且能維持與原先相同的強度，因此可用來製作家具、汽車座椅和時裝。研究成果已成功發表於《Advanced Functional Materials》期刊上。(1083字；圖1)
參考資料：Your Clothes in The Future Could Be a Living, Self-Repairing Material, Science Alert. 2023/05/07.

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