前瞻技術脈動：先進材料與技術(202603)

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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 2026年1月16日

圖、前瞻技術脈動：先進材料與技術(202603)

從鼻毛與鼻黏液學習：科學家開發出新型仿生過濾材料
韓國中央大學（Chung-Ang University）最近開發出一種受鼻腔啟發的新型過濾材料，靈感來自人類鼻毛與鼻黏膜的天然防禦系統。傳統口罩在過濾效果和透氣性之間常常難以兩全，這項研究則透過模擬鼻子過濾空氣中微粒的方式，設計出一種多層次的「仿生過濾裝置」。它結合粗纖維（像鼻毛）與黏性層（像鼻黏液），能有效攔截各種大小的懸浮微粒，並保持良好的通氣性。實驗顯示，這種設計在過濾效率與呼吸阻力之間達到更好的平衡，有潛力應用於更舒適且高效的防護口罩與空氣淨化設備中。
參考資料：Filters inspired by nose hair and nasal mucus promise cleaner air. TechXplore, 2025/7/10

機械調控強化太赫茲通訊效能：研究突破訊號導引技術
東京科學研究所（Institute of Science Tokyo）與廣島大學（Hiroshima University）的研究團隊，最近開發出一種可顯著提升太赫茲通訊效能的創新技術。他們利用「微執行器」這種高精度的微型機械裝置，讓通訊設備中的材料可以根據需要進行微小的調整，就像微調收音機天線一樣，來控制訊號的方向與強度。這項技術能讓太赫茲波以更準確、更穩定的方式傳送，突破以往訊號容易散失與方向難控的限制。太赫茲通訊被視為比5G更快速的未來通訊主力，此研究有望加速其商業應用在高速無線網路、自駕車雷達與沉浸式科技領域。
參考資料：Mechanical tuning boosts performance of terahertz communication devices at high frequencies. TechXplore, 2025/7/14

科學家開發出比銅更好用的超薄導體
史丹佛大學（Stanford University）研究團隊開發出一種新材料「磷化鈮」，其超薄薄膜在導電性能上超越銅。與傳統需高溫製程的晶體材料不同，磷化鈮薄膜可在較低溫度沉積，符合現代晶片製造需求。此材料屬於拓撲半金屬，薄膜越薄，導電表面比例越高，使電流通過更有效率，而銅在薄於50奈米時導電性能會下降。此突破有助提升未來奈米電子裝置的能效與運算速度，尤其適用於超細金屬連接線。雖磷化鈮不會完全取代銅，但可用於最薄導線，推動拓撲半金屬在電子產業的新應用。
參考資料：Ultrathin conductor developed for nanoelectronics could be better than copper. NSF, 2025/3/28

PhaseFieldX：用於模擬材料斷裂和疲勞的開源工具
PhaseFieldX 是一款由西班牙IMDEA Materials Institute研究員開發的開源 Python套件，專為材料斷裂與疲勞模擬所設計。此工具基於FEniCSx平台，採用相場法（phase-field method），可透過連續場模擬材料由完好至斷裂的轉變，無需顯式建模裂縫，大幅簡化模擬過程。PhaseFieldX 已整合文獻中多種常見相場模型，使用者可針對不同材料或破壞機制選擇最合適的模型進行比較研究。該套件具備開放性與擴展性，使用者能在GitHub上自由修改與貢獻，促進學術與工程應用。由於目前缺乏商業軟體可直接支援此類模擬，PhaseFieldX填補了這項技術空缺，也支援未來功能擴展。未來版本將納入更多功能與研究成果，持續強化其在材料模擬領域的應用潛力。該研究已發表於《Journal of Open Source Software》期刊。（999字；圖1）
參考資料：PhaseFieldX: An open-source tool for simulating material fracture and fatigue. TechXplore, 2025/7/18

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