木頭也能當電晶體？瑞典研究團隊開發出永續環保電子元件

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科技產業資訊室 (iKnow) - 鐘國晉發表於 2025年4月29日

圖、木頭也能當電晶體？瑞典研究團隊開發出永續環保電子元件

你能想像未來的電子元件，竟是用「木頭」打造而成嗎？傳統電子產品依賴塑膠、矽晶片與金屬，這些材料雖性能卓越，卻面臨難以分解、製程耗能的環境挑戰。瑞典林雪坪大學(Linköping University)研究團隊突破性開發出全球首個木質電晶體，將巴爾薩木(balsa wood)的天然結構與導電聚合物結合，即使目前的切換速度僅每秒一次、體積也偏大，卻為永續電子科技開闢全新可能。

木質電晶體的運作關鍵，在於巴爾薩木的獨特結構。研究團隊經過熱處理與化學方式去除木質素，保留下纖維素網路，形成直徑約20至50微米的天然孔隙，再將導電聚合物PEDOT:PSS注入其中，創造出導電率達69 S/m的複合材料。相較傳統矽晶片需在攝氏一千四百度高溫下製作，這種木質電晶體僅需透過室溫溶液處理，大幅降低能耗。同時，木質基板的機械強度經測試更超越多數人造材料，可自我支撐而毋須額外輔助結構，未來電子裝置有望直接整合於建材或植物體內。

電晶體的核心設計採用三層導電木材組成「閘極-通道-源極」結構，介面處塗布含氫離子的凝膠電解質。當閘極施加1V電壓時，氫離子遷移至PEDOT:PSS塗層，觸發氧化還原反應，使導電率產生高達50倍的變化，以達到開關的功能。雖然切換速度遠不及傳統電晶體，但這種電化學調控機制，正好模擬了植物體內的離子傳導，非常適合生物整合應用。

目前木頭電晶體仍屬於基礎研究階段，暫無法取代現有高速電子元件，但在特定領域有展現潛力的機會，例如應用於「電子植物」領域，將微型木質感測器嵌入樹幹內，即時監控水份狀況或病蟲害情形；也可能成為太陽能電池、電池或感測器的開關元件，推動綠色能源暨環境感測科技的發展。

總歸來說，儘管木質電晶體尚仍難以與傳統電晶體匹敵，但它代表了一種嶄新的思考方向：善用自然界數億年演化而成的材料智慧，結合現代科技，打造永續環保的電子元件。這不僅是科學上的創新突破，更為未來綠色科技發展帶來了無限想像空間。(751字；圖1)

參考資料：
Timber! The World' s First Wooden Transistor. IEEE Spectrum. 2023/04/29.
Balsa wood transistors could usher in 'greener' electronics. Science News Explores. 2024/01/10.
A transistor made from wood. Physics World. 2023/05/16.
The first wood transistor for green electronics. Freemindtronic. 2023/04/29.

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