前瞻技術脈動：先進材料與技術（202414）

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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31日

圖、前瞻技術脈動：先進材料與技術（202414）

研究人員將脆弱的二維材料安全地整合到裝置中
麻省理工學院、波士頓大學、台灣清華大學、國科會及成功大學的電腦科學研究人員已經研發出一種技術，可在製作過程中一次性整合二維材料至裝置中，避免了傳統製作方法可能帶來的損傷。這些極薄的材料僅有數個原子的厚度，表現出卓越的性能，包括高效的電荷傳遞。這種新方法運用奈米尺度的凡得瓦力，將2D材料堆疊到預先製作的裝置層上，保護了它們的表面和界面。這種方法已用於製作一系列二維電晶體，其功能優於傳統方法，為高性能計算和柔性電子學開啟了新的可能性。該研究發表在Nature Electronics期刊上。
參考資料: MIT engineers develop a way to determine how the surfaces of materials behave. MIT News, 2023/12/7.

電池突破：科學家揭露固態能量的力學
美國能源部Oak Ridge National Laboratory研究團隊發表於《Science》期刊的研究指出，該團隊以力學為基礎，提出了一個設計固態電池(SSBs)的框架。該框架強調力學在電池性能中的關鍵作用，探討了應力和應變對SSB在循環過程中的影響。由玻璃或陶瓷製成的固態電解質，作為傳統電池中液態電解質的替代品，提供了更高的安全性和強度。為了優化SSB的性能和壽命，該框架提出了對陽極和固態電解質進行相關工程的解決方案。透過全面性理解SSB的力學，該框架旨在指引未來電池技術的發展。該框架強調在設計創新且耐用的固態電池時，應考量力學及化學和電學性質的重要性。該研究是由美國能源部資助。
參考資料: Battery Breakthrough: Scientists Reveal the Mechanics of Solid-State Energy. SciTechDaily, 2023/12/11.

蠟驅動自我調適瓦片徹底降低供暖和冷卻能耗
美國建築能耗的50％用於供暖和冷卻。隨著氣候變化，預計對供暖和冷卻的需求都將增加。為應對這些需求，發展更有效的建築供暖和冷卻方法有其必要性。UC Santa Barbara研究團隊發表於《Device》期刊的研究指出，該團隊使用一種溫度驅動的「蠟馬達」開發了具自我調適功能的屋瓦系統。該系統由屋頂上的百葉窗組成，根據蠟馬達的膨脹和收縮而開合。當關閉時，百葉窗露出黑鉻塗層的鋁表面，吸收熱量；當打開時，露出白硫酸鋇塗層的表面，散發熱量。蠟馬達對室內溫度做出反應，使百葉窗能在不到攝氏3度的範圍內完全開合和關閉。實驗結果顯示，該屋瓦冷卻能耗減少3.1倍，而供暖能耗減少2.6倍。研究團隊認為，此一概念驗證將成為減少建築能耗新技術的領頭羊。（846字；圖1）
參考資料: Wax-actuated adaptive tiles radically cut heating and cooling energy. New Atlas, 2023/12/14.

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