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前瞻技術脈動：先進材料與技術（202417）

關鍵字：液態氫燃料；氫基汽車燃料系統；原子結構；熱運動；固態熱晶體管；地震預警技術；
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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6月21日
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圖、前瞻技術脈動：先進材料與技術（202417）

新催化劑可提供未來的液態氫燃料
尋找有效的催化劑從液體中提取氫氣是一項挑戰。瑞典隆德大學研究團隊發表於《Catalysis Science & Technology》與《ChemSusChem》期刊的研究成果指出，該團隊研發出一種零溫室氣體排放的氫基汽車燃料系統。該系統運作方式為利用一種特殊液體和固態催化劑，將其轉化為汽車用的氫燃料。該系統為一封閉迴路系統，使用後的液體被取出，填入氫氣，然後再重複使用，極大地降低了環境影響。雖然該方法仍處於基礎研究階段，但未來有望成為一種高效的能源儲存系統。研究團隊指出，現階段挑戰包括催化劑的耐久性、氫氣生產的環保性，以及貴金屬的使用。但研究團隊認為，在具有適當經濟可行性和社會支持的情況下，該技術可在十年內成熟。
參考資料: New Catalyst Could Provide Liquid Hydrogen Fuel of the Future. SciTechDaily, 2023/12/25.

揭開玻璃之謎：科學家揭露隱藏的原子結構秘密
玻璃無序的原子結構使全面理解和操弄玻璃的結構特性變得複雜，進而造成利用玻璃設計有效的功能材料仍是一項挑戰。日本東北大學研究團隊發表於《Communications Materials》期刊的研究成果指出，該團隊成功揭露了玻璃原子結構獨特的樣式和各向異性(anisotropy)。研究團隊聚焦於玻璃化學鍵網路中的環形結構，並使用創新的方法量化它們的三維結構。研究團隊發現一種玻璃中獨有的環和與矽晶中的環相似的混合體。該團隊並發現了環周圍的各向異性，顯示原子配置的規則性在所有方向上並不一致。研究發現可加深我們對相變的理解，如玻璃化和結晶化，提供了控制材料結構和性質所需的數學描述。研究成果也為未來運用人工智慧和機器學習等數據驅動方法探索玻璃材料開啟了大門。
參考資料: Unmasking the Mystery of Glass: Scientists Uncover Hidden Atomic Structure Secrets. SciTechDaily, 2023/12/25.

 熱管理的新時代：UCLA推出革命性的固態熱晶體管 
對熱量如何通過材料進行精密控制一直是物理學家和工程師長期追求但難以實現的夢想。加州大學洛杉磯分校(UCLA)研究團隊發表於《Science》期刊的研究成果指出，該團隊研發出一種突破性的固態熱電晶體，可利用電場來控制半導體中的熱運動。該熱電晶體具有電場效應和完全固態設計，性能卓越並與半導體製程高度相容。該設計克服了先前與切換速度緩慢相關的限制，實現了切換速度超過1 MHz和熱傳導率可調性達1300%的紀錄。研究成果可為熱管理系統和熱電路設計的分子工程帶來機會。
參考資料: A New Era in Heat Management: UCLA Unveils Revolutionary Solid-State Thermal Transistor. SciTechDaily，2023/12/25.

新的地震預警技術
德州大學奧斯丁分校研究人員成功分離實驗室製造的「前震」震動模式，以TexNet地震網絡測量中尋找相似模式。如果想要預測地震，必須測量並理解地震前發生的現象。科學家在實驗室製造地震，發現在主震之前就會出現明顯而且類似的震動模式，雖然未來要在數百英里長的地震斷層上檢測這種模式仍具有挑戰性，但已經對未來的地震預測和預警點燃希望之火。(1022字；圖1)
參考資料: Scientists isolate early-warning tremor pattern in lab-made earthquakes. NSF, 2023/12/07.


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