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前瞻技術脈動：先進材料與技術（202517）

關鍵字：水；黏附性；DNA；人工分子；鎵(Ga)；關節植入物；軟體機器人；熱適應；
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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8月1日
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圖、前瞻技術脈動：先進材料與技術（202517）
 
新研究挑戰了關於潮濕表面黏附性的傳統觀點
由University of Akron和University of Pittsburgh研究團隊發表於《Science Advances》期刊的研究成果指出，該團隊顛覆了傳統認為水會阻礙黏附性的觀點，證明在某些條件下，水實際上可增強黏附性。傳統上，水被認為會干擾實現有效黏附所需的分子鍵，特別是在粗糙表面上。但研究團隊發現，儘管水最初透過防止完整分子接觸來妨礙黏附性，它在分離階段顯著增強了黏附性。該團隊揭露了水被困在表面間奈米尺度大小的袋中，使分離這些表面變得更加困難。研究成果將為醫療級接著劑（如繃帶和健康監測感測器）及其他產業帶來革命性進展。
參考來源: New Research Challenges Conventional Wisdom on Wet Surface Adhesion. SciTechDaily. 2024/08/13

DNA複製體：科學家開發出具有生命特徵的人工分子
由Tokyo University of Science研究團隊發表於《Journal of the American Chemical Society》期刊的研究成果指出，該團隊開發出創新的雙螺旋單金屬摺疊體(double-helical monometallofoldamer)，具有可控的手性(chiral)特徵。這些分子模仿了DNA的結構，擁有兩條螺旋股(helix strand)和位於中心的單一金屬陽離子(cation)，能精確控制其手性切換，根據溶劑的不同，從左手型轉變為右手型。研究成果顯示，這些摺疊體能在不同手性形式間進行可逆切換，在開發先進手性材料和感測器上具有應用潛力。該突破也為創造具有可調特性的複雜分子系統提供了新途徑，類似於自然生物系統中的結構。
參考來源:DNA Doppelgängers: Scientists Develop Artificial Molecules With Life-Like Properties. SciTechDaily. 2024/08/13

一點點鎵可能會使髖關節和膝關節植入物更加穩定
由Flinders University研究團隊發表於《Journal of Functional Biomaterials》期刊的研究成果指出，該團隊發現添加少量鎵(Ga)到用於髖關節和膝關節植入物的鈦(Ti)合金中，可顯著提高其穩定性並減少失敗率。研究團隊透過將少量鎵加入常用的Ti-6Al-4V鈦合金中，開發出了新的Ti/Ga合金。鎵這種金屬以其抗菌特性而聞名，新合金可有效殺死多達95%的有害細菌，如常引起植入物感染的綠膿桿菌(Pseudomonas aeruginosa)。此外，新合金展示了更高的柔韌性，其楊氏模量(Young's modulus)比傳統的Ti-6Al-4V低37%至44%，減少了骨組織與植入物界面處的壓力，可減少疼痛和植入物失敗的可能性。
參考來源: A dash of gallium may make for stabler hip and knee implants. New Atlas. 2024/08/14

智慧軟體機器人服裝，用於在極端高溫下自動進行熱適應
隨著全球暖化加劇，人們面臨越來越多的極端高溫，對於在高溫環境中工作者來說，保持熱舒適性(thermal comfort)尤其重要。由Hong Kong Polytechnic University研究團隊發表於《Advanced Science》期刊的研究成果指出，該團隊開發了一種創新的軟體機器人服裝，能自動適應溫度變化，以提供在極端高溫下的熱舒適性(thermal comfort)。這種先進的服裝採用了軟體驅動器(soft actuator)和熱刺激流體(thermo-stimulated fluid)來動態調整隔熱性(insulation)、提高耐熱性(heat resistance)，並使內部溫度顯著低於傳統防護裝備。受到自然熱調節機制的啟發，這種服裝為高溫環境中的工作人員（如消防員和建築工人）提供了更好的保護和舒適度。該技術不僅可提供更佳的個人安全，還具有廣泛的應用潛力，包括運動服裝、醫療服裝和建築材料。(1054字；圖1)
參考來源: Intelligent soft robotic clothing for automatic thermal adaptation in extreme heat. Science Daily. 2024/08/15


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