前瞻技術脈動：先進材料與技術（202501）

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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8日

圖、前瞻技術脈動：先進材料與技術（202501）

先進的人工光合成催化劑更有效地利用二氧化碳來製造可生物分解的塑膠
目前，延胡索酸主要依賴石油資源（如苯）進行合成，因此亟需開發從生物質等可再生資源生產延胡索酸的新方法。由Osaka Metropolitan University研究團隊發表於《Dalton Transactions》期刊的研究成果指出，該團隊開發了一種先進的人工光合成催化劑，能有效利用二氧化碳製造生物可分解塑膠。透過使用碳酸氫鹽、丙酮酸和直接從空氣中採集的二氧化碳合成延胡索酸(fumaric acid)，為生物可分解塑膠的原料，該團隊將延胡索酸的產量與以往的方法相比提升了一倍。這種創新方法有望減少二氧化碳排放，同時在重複利用廢棄資源時，提供一種永續的生物可分解塑膠生產方式，應對氣候變遷和塑膠污染的問題。
參考資料：Advanced artificial photosynthesis catalyst uses CO2 more efficiently to create biodegradable plastics. Science Daily. 2024/02/16.

混合尺度電晶體使高性能多功能電子設備成為可能
隨著電子元件微小化達到瓶頸，半導體製造面臨著巨大的挑戰。香港城市大學的研究團隊，透過混合尺度的奈米線及奈米片，開發了一種新的技術，可以製造高性能的多功能電子設備，解決了電晶體微小化所面臨的挑戰，其研究成果已發表在《Device》期刊上。本創新可望簡化晶片電路設計，透過先進的化學氣相沉積技術，製造了混合尺度的異質電晶體，其具有顯著的反雙極性傳輸特性和頻率倍增的特性，有效簡化了佈線複雜度，並降低了晶片功耗。此外，裝置尺寸與接觸區域的縮小，使得數位和類比電路能以高速、高效運作。
參考資料：Mixed-dimensional transistors enable high-performance multifunctional electronic devices. TechXplore. 2024/02/23.

3D列印的鈦晶格結構比WE54航空合金強度高50%
理想情況下，所有複雜的細胞狀材料(cellular materials)應均勻分擔應力，但在大多數拓撲結構中，常見的情況是由不到一半的材料承擔壓縮負載，而更大體積的材料在結構上是微不足道的。

由RMIT University研究團隊發表於《Advanced Materials》期刊的研究成果指出，該團隊研發了一種3D列印的晶格結構，展現出超乎想像的強度和輕量性，比相似密度的航空合金WE54的強度高出50%。該晶格設計靈感來自睡蓮和珊瑚的中空支柱結構，解決了複雜形狀中常見的應力集中（stress concentration）問題。研究團隊透過在晶格上添加第二層，融入薄的X形截面，在壓縮測試期間達到均勻分佈負載。這種複雜的結構可透過雷射粉床式融熔3D列印製造，適用於航太、骨骼移植等需要強度和輕量性的領域。該團隊正在尋求商業應用的合作機會，並計劃改進晶格結構以提高強度和減輕重量。(881字；圖1)
參考資料：3D-printed titanium lattice is 50% stronger than WE54 aerospace alloy. New Atlas. 2024/02/26.

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