前瞻技術脈動：先進材料與技術（202442）

關鍵字：；；；()；；；；

瀏覽次數：1168｜歡迎推文：

科技產業資訊室(iKnow) - 技術發展藍圖研析團隊發表於 2024年12月18日

圖、前瞻技術脈動：先進材料與技術（202442）

一款新型外骨骼裝置，用於支援鐵路維護和更新操作的工人
為了減少鐵路工人在搬運重物時發生肌肉疲勞和身體過度負荷的風險，研發了一種名為 StreamEXO的外骨骼裝置。這種裝置由機械結構、電子致動器以及整合的系統組成，可協助工人更高效且安全地完成搬運工作。

義大利技術學院(IIT)開發了名為StreamEXO的外骨骼裝置，旨在減少鐵路工人在搬運重物時，發生肌肉疲勞和身體過度負荷的風險。StreamEXO外骨骼裝置於肩部和腿部產生支撐，幫助工人更安全地處理重物，搭配裝置內部執行的特定演算法，外骨骼裝置可以解讀人體的動作，並自動實施調節策略，即使在駕駛車輛或崎嶇地形行走時也能使用。該外骨骼裝置已經過六個月的實際試驗，試驗顯示StreamEXO外骨骼裝置可減少腰部疲勞達30％，並準備好未來的工業化生產，該研究已獲得歐盟在Horizon 2020及Shift2Rail的聯合項目資助。
參考資料：A new exoskeleton to support workers in railways maintenance and renewal operations. TechXplore. 2023/07/21.

原子舞動產生磁性
高速資訊系統通常伴隨高能耗，而透過原子的圓周運動所產生的磁性，可能為解決此問題提供新的突破。

美國萊斯大學的科學家們通過研究發現，當原子以圓圈運動時，其產生的螺旋狀振動稱為手性聲子(Chiral phonons)，能使稀土晶體轉變成磁體。這項研究的重要性在於，這種手性聲子現象可以在特定條件下引發磁性，手性聲子對電子自旋的影響，有助於深入了解磁性和量子材料的性質，為未來高速、節能的資訊系統提供潛在應用。
參考資料：Atomic dance gives rise to a magnet. NSF. 2024/01/11.

「神奇材料」石墨烯的安全性在突破性的人體研究中得到認證
在醫學應用之前，所有奈米材料都必須進行潛在不良影響的測試。因此，研究團隊招募了14名參與者，進行首次人體受控暴露的臨床試驗，讓參與者吸入氧化石墨烯，以評估其安全性和潛在影響。

由University of Edinburgh和University of Manchester研究團隊發表於《Nature Nanotechnology》期刊的研究成果指出，對超純氧化石墨烯（世界上最薄、超級柔韌的材料之一）進行控制性吸入在短期內不會對肺部或心血管功能產生不良影響。研究團隊招募了14名參與者，進行首次人體受控暴露臨床試驗，讓參與者吸入氧化石墨烯。實驗結果顯示，氧化石墨烯並未對肺功能、血壓或其他生物參數造成不良影響。根據研究成果，石墨烯這種革命性的奈米材料可在不對人體健康造成急性風險的情況下，進一步發展出各種用途。研究團隊也強調對不同劑量和形式的石墨烯，以及更長時間的暴露進行額外研究的必要性。
參考資料：“Wonder Material” Graphene Verified Safe in Groundbreaking Human Study. SciTechDaily. 2024/02/16.

用鎳離子實現無鈷電極
鈷是一種稀有且昂貴的金屬，其開採和使用伴隨著高昂的環境與社會成本。針對這一挑戰，科學家開發出一種實用的鎳基電極材料，為實現電動車無鈷電池提供了全新的解決方案。

在大多數便攜式電子產品的鋰離子電池中，正極含有鈷酸鋰 (LiCoO₂)，這是一種具有高穩定性和能量密度的化合物。有限且充滿挑戰的鈷供應鏈對大規模電池（包括電動車中使用的電池）造成了瓶頸。為了解決這些問題，鎳酸鋰 (LiNiO₂)（其結構與 LiCoO₂類似）通常用作電極材料的無鈷替代品。為了提高電極的可逆性，鎳離子被其他金屬離子部分取代，包括重新引入鈷離子以及錳、鋁和鎂，以形成「富鎳層狀材料」作為正極材料。這些發現為開發高性能、實用的無鈷鎳基電極材料開闢了新的方向，方法非常簡單且具有成本效益。(1204字；圖1)
參考資料：Cobalt-free electrodes achieved with nickel ions. TechXplore. 2024/02/20.

歡迎來粉絲團按讚！

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------