前瞻技術脈動：先進材料與技術(202526)

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科技產業資訊室 - 技術發展藍圖研析團隊發表於 2025年11月12日

圖、前瞻技術脈動：先進材料與技術(202526)

硬碳錫奈米複合材料可製成高性能電池陽極
韓國浦項科技大學與韓國能源研究院的研究團隊開發出一種創新的硬碳—錫（Sn）奈米複合材料，作為鋰離子與鈉離子電池的高性能陽極材料。這種材料結合了硬碳的結構穩定性與錫的高容量特性，展現出極佳的快充能力與長期穩定性。在鋰電池中，可在20分鐘快充條件下運作超過1,500次循環體積能量密度比傳統石墨陽極高出1.5倍；在鈉電池中使用即使鈉離子在傳統陽極材料中反應性較差，也具有優異的反應性與壽命展現優異的穩定性與快速動力學性能。這項研究成果在鋰離子與鈉離子電池中的雙重適用性，顯示出在多種電池平台上的潛力為電動車與大型儲能系統提供了新選擇。
參考來源：Hard carbon-tin nano-composite creates high-performance battery anode. phys.org, 2025/4/18

單分子提高鈣鈦礦太陽能電池的效率與壽命
傳統鈣鈦礦太陽能電池常使用富勒烯（C₆₀）作為電子傳輸材料，雖能提供良好效率，但其與鈣鈦礦層之間的弱范德華力界面，易導致機械劣化長期下來會影響穩定性。由沙烏地阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學領導的國際研究團隊，成功開發出一種名為 CPMAC 的新型分子，顯著提升了鈣鈦礦太陽能電池的效率與壽命。CPMAC是一種由C₆₀衍生的離子鹽分子，能與鈣鈦礦材料形成更穩定的離子鍵，減少界面缺陷，提升了電池的整體性能與穩定性與傳輸效率，在性能與穩定性方面均優於傳統模組。
參考來源：A single molecule boosts perovskite solar cell efficiency and lifespan. TechXplore, 2025/4/23

科學家開發出兼具剛硬度和柔韌性的「不可能」聚合物
科學家們開發出了長期以來被認為不可能的東西：一種既堅硬又可拉伸的聚合物。傳統研究顯示，聚合物越硬，其柔韌性越差，但最新研究發現，對於聚合物而言，強度和「拉伸性」並不一定是對立的。團隊發現聚合物的剛性和柔性具有相同的分子基礎。它們的共同點是：它們都是基於交聯聚合物鏈(cross-linked polymer strands)。線性方式添加交聯越多，材料就越硬。但在這個過程中，交聯越多，材料也就越脆弱，越不柔韌，越不「可拉伸」。研究團隊改嘗試了「瓶刷」(bottlebrush)結構。這種非線性材料網絡由分支成聚合物「側鏈」(side chains)的核心(core)交聯鏈組成。從分子層面來看，這些使得材料在移動時具可折疊或手風琴狀的結構，使聚合物具有堅固性和柔韌性的品質。這種能力的材料為醫療、保健和機器人創新帶來了希望，例如植入物、義肢、機電設備等。
參考來源：New development of 'impossible' polymer capable of increasing both stiffness and flexibility. NSF, 2024/12/20

電子元件可利用新技術進行自動組裝
一種製造簡單電子設備組件的新技術被證明是有效的。結果表明，更複雜的電子設備（如3D電腦晶片）的自動組裝是可能的，無需高成本的機器人或手工勞動力。該方法目前正在探索電晶體和二極體陣列，但將來可用於製造更複雜的結構，例如3D晶片。實驗透過液態金屬粒子拉動的碳和氧「配體」(ligands)溶液。這些流入一個預設的模具，它們會變成像二極體和電晶體這樣的最終產品。在加熱此溶液之前，配體會從液態金屬中捕獲離子，然後流入模具。它們會形成複雜的三維結構或陣列，而任何液體物質都會在過程中自然蒸發。最後，陣列被加熱並轉變為全新的結構，由混合金屬氧化物和碳原子組成，自排列成為新的二極體、電晶體或其他電子零件。（1179字；圖1）
參考來源：Electronic components can self-assemble using new technique. NSF, 2024/12/20

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