前瞻技術脈動：先進材料與技術（202503）

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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 2025年1月24日

圖、前瞻技術脈動：先進材料與技術（202503）

一個全新的二維材料世界正在展開
MXenes是最大的二維材料家族，由三種不同元素組成：M是過渡金屬，A是(A組)元素，X是碳或氮，透過使用酸去除（剝離）A元素，可創造出二維材料；直到現在，MXenes是唯一以該方式創造的材料家族。提出一種理論方法，用於預測其他可能適合轉化為二維材料的三維材料，並證明該理論模型與現實中得到的結果是一致的。

由Linköping University研究團隊發表於《Science》期刊的研究成果指出，該團隊開發了一種可合成數百種新的二維材料的方法，這些材料非常薄，並具有獨特的性質，適用於儲能、催化和淨水等各種領域。MXenes是最大的二維材料家族，是透過從三維材料中去除特定原子創造的，且是目前唯一以該方式創建的材料家族。研究團隊開發了一個理論模型，用於預測其他適合轉換的三維材料，並透過實驗驗證了該模型。利用該方法，研究團隊成功利用三維材料YRu₂Si₂合成了一種新的二維材料Ru₂Si_xO_y。該突破將二維材料的範圍擴展到了MXenes之外，為各種技術應用開闢了可能性。
參考資料：A new world of 2D material is opening up. Science Daily. 2024/03/14.

新的高速微尺度3D列印技術
光的傳遞、階段轉換和樹脂特性間需要精確的協調，使得客製化微尺度粒子的規模化生產具有挑戰性。

由Stanford University研究團隊發表於《Nature》期刊的研究成果指出，該團隊開發了一種新的微尺度3D列印技術，可快速生產幾乎任何形狀的粒子，具有在醫學、製造和研究領域的應用潛力，潛在應用範圍包括微電子製造和藥物遞送系統等。該製程每天可生產高達100萬個粒子，是在2015年引入的連續液面生產(CLIP)技術的基礎上發展而來。新方法名為roll-to-roll CLIP(r2rCLIP)，採用類似生產線的方法，先將形狀列印到薄膜上，然後經過清洗、固化和去除步驟。與人工方法相比，該自動化製程顯著提高了製造速率。儘管我們常需要在解析度與速度間進行取捨，但r2rCLIP實現了兩者間的平衡，使其適用於各種領域。
參考資料：New high-speed microscale 3D printing technique. Science Daily. 2024/03/13.

科學家開發了一種開創性的感測器，可無線檢測化學武器
準確檢測和監測化學武器對於有效的國防行動至關重要，無論是在軍事或是民用方面。開發一種突破性感測器，能無線檢測化學武器，如甲基膦酸二甲酯(DMMP)等物質，無需直接電源或物理連接即可進行高效可靠的監測。

由中國科學院研究團隊發表於《Microsystems & Nanoengineering》期刊的研究成果指出，該團隊開發了一種突破性感測器，能無線檢測化學武器，象徵安全技術的重大進步。該創新設備可辨識甲基膦酸二甲酯(DMMP)等物質，無需直接電源或物理連接即可進行高效可靠的監測。全球對於加強化學武器檢測的緊迫需求催生了該新型氣體感測器，具有快速反應、高敏感度和小尺寸的特性。該感測器採用表面聲波(SAW)技術，並在鈮酸鋰(lithium niobate)基板上塗覆一層氟代醇聚矽氧烷(SXFA)，在各種環境條件下展現出更高的敏感度和穩定性。其被動無線特性使其可在危險區域運行，確保安全和效率。該技術在軍事和民用方面具有巨大潛力，為早期化學武器檢測提供了可靠手段，並有助於公眾安全和應對化學威脅的準備。
參考資料：Scientists Develop Groundbreaking Sensor That Can Wirelessly Detect Chemical Warfare Agents. SciTechDaily. 2024/03/18.

常見昆蟲的微小而複雜的球體賦予其阻擋紫外線的超能力
葉蟬產生的極其複雜的奈米粒子「葉蟬微小體」(brochosome)，為看起來像足球的中空球體，大約是細菌大小的一半，充滿微小的孔隙，並且在世界各地生活的不同大小的物種間保持令人驚訝的一致性。創建較大尺寸的葉蟬微小體模型，寬度為20,000奈米，隨後將不同波長的紅外線照射到這些模型上，觀察它們的交互作用。

由Pennsylvania State University研究團隊發表於《PNAS》期刊的研究成果顯示，雖然葉蟬是常見的昆蟲，常見於花園或農場，但它們產生稱為「葉蟬微小體」的複雜奈米粒子，形狀像微小的足球，可作為紫外線防護。研究團隊在實驗室重新創建了這些粒子，發現它們顯著降低了光的反射，有助於葉蟬隱匿，以逃離捕食者。研究發現不僅揭露了大自然巧妙的機制，而且為技術開發提供了希望，例如改進太陽能收集、紫外線防護塗層，甚至是隱形裝置。(1282字；圖1)
參考資料：Common bug's tiny, complex balls bestow UV-blocking superpowers. New Atlas. 2024/03/18.

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