前瞻技術脈動：先進材料與技術(202521)

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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9月12日

圖、前瞻技術脈動：先進材料與技術(202521)

新材料將強度和剛度與隔音性能結合在一起
蘇黎世聯邦理工學院的研究團隊開發了一種全新複合材料，該材料具有剛性和強度與有效吸收振動，研究成果發表於《Composites Part B: Engineering》期刊。與傳統的厚重、柔軟的減震材料不同，這種材料由超薄的剛性玻璃板和薄層彈性聚合物（Polydimethylsiloxane, PDMS）組成，與普通玻璃相比，這種材料的減震效果顯著，顯示出其在吸收衝擊與噪音方面的潛力。未來，這種材料可應用於窗戶、機械外殼、汽車零部件甚至航空航太領域，並且由於其玻璃基底，可完全回收利用。
參考來源：New material combines strength and stiffness with sound-damping properties. Newatlas. 2024/10/16

首個自充電超級電容器研發成功：可高效儲存太陽能的儲存裝置
韓國的聯合研究團隊開發了一種高性能的自充電儲能裝置，能有效儲存太陽能並提高超級電容器性能。研究使用過渡金屬基電極材料，並通過添加Mn、Co、Cu、Fe、Zn等金屬離子來提高電導率和穩定性。這項技術顯著提升了儲能元件的能量密度（35.5 Wh kg-1）和功率密度（2555.6 W kg-1），遠超以往研究結果。研究還開發了一種將矽太陽能電池與超級電容器結合的儲能系統，實現了63%的儲能效率和5.17%的綜合效率，證實其商業化潛力。
參考來源：First self-charging supercapacitors developed: Storage device capable of storing solar energy efficiently. TechXplore. 2024/12/30

基於二維半導體的新框架設計可擴展的三維電晶體
利用二維半導體材料進行量子模擬，設計出一種全新且高效的電晶體結構，稱為奈米板場效電晶體隨著矽基電子元件逐漸接近其性能極限，科學家正在尋求新技術來打造更小、更快、更節能的電子元件。加州大學聖塔芭芭拉分校的研究團隊提出一種基於二維半導體材料的三維場效電晶體(3D-FET)設計框架。透過量子模擬和密度泛函理論(DFT)，他們設計出一種全新結構，稱為奈米板場效電晶體(NPFET)。該結構利用二維材料的超薄特性及垂直堆疊，實現更高的整合密度與性能表現。研究發現，這些電晶體在7奈米以下的通道長度中展現出比矽基電晶體更優異的性能，尤其使用二硫化鎢(WS₂)材料時效果最佳。未來研究團隊將與業界合作，將這項技術推向實驗與應用層面，相關研究已發表於《Nature Electronics》期刊。
參考來源：New framework designs scalable 3D transistors based on 2D semiconductors. TechXplore. 2025/01/14

受昆蟲眼啟發的相機每秒捕捉9,120幀
韓國科學技術院研究團隊開發一種仿生高速相機，靈感來自昆蟲複眼結構，能在低光和高速條件下提供高品質影像，發表於《Science Advances》期刊。傳統高速相機在高影格速率下靈敏度降低，這款新相機利用多個光學通道和時間求和技術，並行捕捉不同時間間隔的影像，透過光線積累提升訊號雜訊比，能夠捕捉比傳統相機暗40倍的物體。相機的影格速率每秒可達9,120幀，且厚度不到1 mm。另外，研究團隊引入通道分割技術提升速度，並利用壓縮影像恢復演算法消除模糊，重建清晰影像。這項技術有望應用於生物醫學成像、行動裝置、安防監控等領域，未來計劃進一步擴展至3D成像和超解析度成像。(1031字；圖1)
參考來源：Insect-eye-inspired camera captures 9,120 frames per second. TechXplore. 2025/01/16

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