前瞻技術脈動：先進材料與技術（202413）

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科技產業資訊室 - 技術發展藍圖研析團隊發表於 2024年5月24日

圖、前瞻技術脈動：先進材料與技術（202413）

模仿變色動物皮膚創造新的軟性顯示器
美國伊利諾大學的研究團隊成功開發出可改變顏色、傳遞訊息，甚至透過紅外線輻射傳送資訊的軟性顯示器。這項研究靈感來自變色龍和章魚等動物的皮膚，科學家利用毛細管控制的擺動鰭創造了可切換光學和紅外光的多像素顯示器，可以節能1000倍。這份研究展示了柔軟鰭片和流體結合，透過控制微小液體充填像素的體積和溫度，達成像素在直線和彎曲、熱和冷之間的切換。
參考資料: Displays controlled by flexible fins and liquid droplets more versatile, efficient than LED screens. NSF, 2023/08/15.

研究人員開發出精確的nanoLED陣列
鹵化鈣鈦主要應用於薄膜或微米級裝置，但在奈米層次的應用更加重要，例如晶片光源、光感測器和電阻變化儲存器。麻省理工學院的研究人員克服了傳統製造和圖案化技術對這種材料的損害，創建了一種技術，允許在需要的範圍內精確控制個別的鹵化鈣鈦礦奈米晶體生成，精確度可達50奈米以內。這種可以大規模量產的製程技術將使得奈米晶體能夠應用到奈米層級的裝置中，例如奈米LED陣列，應用於光通訊、計算、無鏡頭顯微鏡、新型量子光源，以及擴增和虛擬現實的高密度、高解析度顯示器。
參考資料: Researchers grow precise arrays of nanoLEDs. NSF, 2023/08/17.

基於顏色的感測器，用於模擬穿戴式裝置和軟機器人的皮膚敏感性
人類能夠同時感知多種刺激，而這是機器人技術一直難以實現的目標。洛桑聯邦理工學院的研究人員開發了一種感測器，可以感知彎曲、拉伸、壓縮和溫度變化的組合。這項技術稱為ChromoSense，它依賴於一個半透明橡膠圓柱體，該橡膠圓柱體包含三個染成紅色、綠色和藍色的部分。設備頂部的LED透過其核心發送光線，當設備彎曲或拉伸時，光路中顏色的變化會被底部的小型光譜儀偵測到。該設備的熱敏部分還可以使用特殊的染料（類似於變色T恤或情緒戒指中的染料）來檢測溫度變化，這種染料在加熱時顏色會降低。該研究已發表在《自然通訊》。ChromoSense可實現更有針對性、資訊密集的讀數，並且感測器可以輕鬆地嵌入到不同的材料中以完成不同的任務。由於其簡單的機械結構和相機顏色的使用，ChromoSense可能適合廉價的大規模生產。不過研究人員正致力於改進技術，以感知局部施加的力量，或材料形狀改變時精確的邊界。
參考資料: A color-based sensor to emulate skin's sensitivity for wearables and soft robotics. phys.org, 2023/12/04.

利用太陽能從空氣中收集水
由於最需要改善飲用水的地區也位於世界上陽光最充足的地方，因此人們對利用陽光來幫助獲得清潔水有著濃厚的興趣。中國上海交通大學的研究人員開發了一種很有前途的新型太陽能大氣水收集技術，可以幫助為那些困難的旱地地區的人們提供足夠的飲用水。研究人員利用植物衍生物和吸濕鹽合成了一種超吸濕凝膠，能夠吸收並保留無與倫比的水量。在乾燥的大氣環境中，一公斤乾凝膠可吸附1.18公斤的水，在潮濕的大氣環境中，可吸附6.4公斤的水。這種吸濕凝膠製備簡單且成本低廉，因此適合大規模製備。該團隊還採用了具有並行配置的解吸室和冷凝室的原型。他們在冷凝室中採用了渦輪風扇，將解吸水的回收率提高到90%以上。(1167字；圖1)
參考資料: Harvesting water from air with solar power. TechXplore, 2023/12/05.

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