前瞻技術脈動：先進材料與技術(202611)

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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4月10日

圖、前瞻技術脈動：先進材料與技術(202611)

水蒸氣使燃料電池陶瓷中的氧化物離子電導率幾乎翻倍
東京科學大學(Institute of Science Tokyo)與英國帝國理工(Imperial College London)、九州大學(Kyushu University)合作研究發現，六方鈣鈦礦相關氧化物Ba₇Nb₄MoO₂₀在吸收水蒸氣後，其氧化物離子（O²⁻）導電率於500℃時從 2.5×10⁻⁴ S/cm提升至5.3×10⁻⁴ S/cm，幾乎增加一倍。該材料中的O²⁻透過氧缺陷的立方密堆積層間隙進行「間隙遷移」，在濕潤條件下，水合作用會引入更多間隙氧，形成 (Nb/Mo)₂O₉雙體，並在消失與再生成過程中加速離子移動。研究團隊透過電動勢測試與示蹤擴散實驗證實，O²⁻為主要載流子，且導電性提升並非質子傳導主導。分子動力學模擬顯示，水合不僅增加可移動氧離子數量，亦降低遷移能障，從而提升導電效率。此成果揭示水合作用對間隙氧導體的增效機制，為開發低溫高效燃料電池電解質提供新路徑，有助減少高溫運行造成的材料劣化，並推動清潔能源技術如燃料電池與水蒸氣電解器的實用化，加速低碳社會與永續目標的實現。
參考資料：Water vapor nearly doubles oxide-ion conductivity in promising fuel cell ceramic. TechXplore, 2025/8/11

在極端條件下，熱量不會在材料之間流動，而是會反彈
內華達大學雷諾分校（University of Nevada, Reno）的研究首次證明，高能密度等離子體中熱量如何傳遞，並對雷射驅動的聚變點燃研究提供了新見解。該研究表明，在極端的壓力與溫度下，熱量在不同材料之間的傳遞會受到界面熱阻的阻礙，這一現象在較常規的條件下也會影響熱量的流動。在實驗中，研究團隊使用Omega-60雷射將銅箔加熱至極高溫，並觀察熱量是否在金屬鈷和塑料表面之間傳遞。結果發現，熱量並未有效傳遞，而是在材料界面處受阻。這種現象稱為界面熱阻，意即熱電子在界面散射後返回較高溫的材料。此發現不僅對慣性約束聚變（ICF）研究具有重要意義，也可望應用於半導體蝕刻與超音速飛行器等領域。
參考資料：In extreme conditions, heat does not flow between materials. It bounces off. NSF, 2025/5/1

研究人員發明一種可以回收雨水中礦物質的海綿
西北大學(Northwestern University)的研究團隊開發出一種功能性海綿，可吸附水中的有害重金屬和磷酸鹽，並根據需要釋放這些污染物，提供一種低成本且可重複使用的水質淨化方案，尤其適用於清理風暴徑流並回收貴重金屬如鋅和銅，以及磷酸鹽。這種海綿使用了表面鐵氧化物奈米顆粒，專門捕捉特定污染物，並能在pH變化時釋放所吸附的物質。該技術不僅能作為通用吸附劑，也可根據需求針對金屬、塑料或營養物等特定污染物進行調整。這種海綿已成功從水中移除鉛、微塑料和油污。研究表明，調整水的pH值可以分別釋放捕捉到的銅、鋅和磷酸鹽，並且經過五次重複使用後，海綿仍然有效，且水中的污染物濃度幾乎為零。這項技術未來將進一步開發，並已吸引創業公司進行商業化。
參考資料：Specialized sponge recycles minerals from stormwater for reuse in agriculture and other industries. NSF, 0202/5/5

科學家將葡萄藤廢料變成透明、堅固的薄膜，幾天內就會消失
南達科他州立大學（South Dakota State University）研究團隊將葡萄藤修剪下的枝條（cane）中的纖維素提取製成透明且強韌的薄膜，比傳統塑膠袋更堅固，且能在土壤中17天內完全分解、不留有害殘留。此材料來源於農業廢棄物，低水分、高纖維素含量，適合大量利用。可用於開發快速降解的環保包裝，減少塑膠污染並推動循環生物經濟，研究成果發表於《Sustainable Food Technology》期刊。（1169字；圖1）
參考資料：Scientists turn grapevine waste into clear, strong films that vanish in days. ScienceDaily, 2025/8/13

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