前瞻技術脈動：先進材料與技術(202533)

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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12月19日

圖、前瞻技術脈動：先進材料與技術(202533)

高溫合金採用新製程在接近鍛造水準的溫度下抵抗磨損
美國維吉尼亞理工（Virginia Tech）的研究團隊發現，鎳鉻基超合金表面形成的尖晶石氧化物具備優異自我潤滑特性，能在攝氏700度高溫下穩定運作，遠超過現有潤滑材料，如鉬二硫化物與石墨僅能耐受攝氏600度。此一突破對航太、核能等極端環境的高溫金屬應用具有重大潛力。研究團隊利用特殊熱處理技術，使Inconel 718超合金表面生成尖晶石結構潤滑層，能抵抗摩擦與腐蝕。這種氧化物的潤滑特性僅在特定條件及材料組合下出現，顯示材料性能受到結構與環境影響，有望推動高溫金屬製程與潤滑技術的革新。
參考資料：Superalloys resist wear at nearly forge-level heat using new process. NSF, 2025/1/22

類似鎖子甲的聚合物可能是未來的防彈衣
美國西北大學（Northwestern University）與康乃爾大學（Cornell University）研究團隊成功開發出首個具有機械互鎖結構的2D高分子材料，類似中世紀的鎖子甲，具備高強度、柔韌性與輕量特性。該材料每平方公分含有100兆個機械鍵，為史上最高密度，並可廣泛應用於高性能輕質防護裝備。其製程透過晶體中高分子分子的排列與反應，形成層層互鎖的結構。研究團隊使用先進電子顯微技術，首次以原子級解析其晶體結構。團隊還將此材料與Ultem纖維結合，僅2.5%比例就顯著提升強度，展現未來在複合材料中的應用潛力。
參考資料：Chainmail-like polymer could be the future of body armor. NSF, 2025/3/19

柔性鋅離子電池採用新型水凝膠電解質彎曲後仍能保持穩定電壓
中國科學院合肥物質科學研究院（HFIPS）團隊開發出一種新型水凝膠電解質（由尿素與醋酸鋅組成），以尿素作為促溶劑，搭配環保成本低的醋酸鋅（Zn(Ac)₂），應用於水系鋅離子電池，顯著提升其柔韌性與環境耐受性。這種電解質在拉伸達557%和抗壓強度3.7 MPa條件下仍維持電導性並在彎折180°條件下仍能維持穩定電壓。透過「脫鹽技術」提高醋酸鋅溶解度，凝膠中的聚脲固態電解質相（SEI）可有效抑制鋅枝晶與表面鈍化，提升循環穩定性和容量保持率。實驗顯示，該電解質展示優異的機械韌性和長效循環性能，適合應用於可攜帶與可穿戴電子裝置。（745字；圖1）
參考資料：Flexible zinc–ion batteries maintain stable voltage after bending with new hydrogel electrolyte. TechXplore, 2025/6/30

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