前瞻技術脈動：先進材料與技術(202437)

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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11日

數學家解開了蠕蟲的謎團
透過實驗與數學建模研究蟲類的纏結行為，設計出具有自我理順功能的材料與纖維。麻省理工學院和喬治亞理工學院的研究人員發現了西海岸蟲類物種加州黑蟲如何快速地將自己從纏繞成的蟲團中解開。透過實驗和數學建模研究這種蟲類的纏結行為，團隊發現了這種蟲類如何纏結並迅速解開的機制。這種蟲類的能力可以啟發快速、可逆和自組裝材料和纖維的設計。研究人員觀察到這種蟲類以保護和防禦機制而纏結成球狀，當它們感覺到掠食者時，可以在毫秒級解開，向多個方向散開。研究結果發表在Science期刊上。
參考資料：How to untangle a worm ball: Mathematicians solve a knotty mystery, MIT News. 2023/04/27.

「噴灑式」奈米材料徹底改變了軟性電子產品
為了製造柔軟且具備優良電氣特性的電子產品，可將氧化鋅奈米晶體塗層噴塗於軟性基板上，從而製造出柔軟且可彎曲的觸控螢幕。澳洲墨爾本理工大學的研究團隊開發出一種新型奈米材料，可用來製造出柔軟可彎曲的電子產品。該研究團隊將氧化鋅奈米晶體調製成墨水，噴塗在軟性基板上形成超薄的塗層，因其具有良好的導電性和透光性，能應用在可撓性觸控螢幕的製造，亦能用在紫外線檢測感測器、太陽電池或LED之中。研究成果已發表於《Chemical Reviews》期刊上。
參考資料：Spray-on' nanomaterial revolutionizes flexible electronics, thebrighterside.news. 2023/05/08.

太陽能電池啟發鋰離子電池
傳統的太陽能板與充電電池一體封裝，往往體積龐大且效率不高；相較之下，使用氧化鐵奈米棒在單一設備中，能同時實現光伏發電和儲能功能。印度理工學院焦特布爾分校的研究人員，開發了一種光充電式電池，係使用氧化鐵奈米棒這種活性材料作為鋰離子電池的電極，可將太陽輻射轉換為電力，同時儲存於鋰離子電池之中。這種光充電式電池能夠在白天充電，並在夜間或沒有陽光時使用已儲存的能量執行供電任務，且有良好的穩定性。研究成果已發表於《Advanced Sustainable Systems》期刊上。
參考資料：Solar cells inspire Li-ion batteries, Tech Xplore. 2023/05/08.

仙人掌植物啟發具有成本效益的氫能生產
由於電解水產生氫氣所需的鉑催化劑成本過高，因此我們運用仙人掌形狀的3D鎳基催化劑，作為新型氫能生產技術的催化劑。德州大學艾爾帕索分校(UTEP)的研究人員從仙人掌外觀得到靈感，設計出仙人掌形狀的3D鎳基催化劑，藉以加大表面積以提升反應速率，實現出高效、高成本效益及可持續的氫能生產。如此，即不需要依賴比黃金還貴的鉑作為催化劑，可望推動氫能在未來的應用中得到更廣泛的應用。相關研究成果已發表於《ACS Applied Materials & Interfaces》期刊上。(903字；圖1)
參考資料：Cactus plant inspires cost-effective hydrogen production, Tech Xplore. 2023/05/09.

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