前瞻技術脈動：先進材料與技術(202616)

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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6月10日

圖、前瞻技術脈動：先進材料與技術(202616)

快速充電鋅離子電池將顛覆電池設計的基本信念
喬治亞理工學院（Georgia Institute of Technology）研究團隊提出突破性發現：以往認為快充會加速枝晶形成，縮短電池壽命，但在鋅離子電池中，快速充電反而能使鋅離子更均勻沉積，形成緻密且平滑的層狀結構，顯著抑制枝晶生成並提升耐用性。研究團隊開發了一套新型原位觀測工具，可同時監測多個樣品在不同充電條件下的結構演變，首次實驗性地揭示了快充導致平整沉積的機制。此成果挑戰傳統電池設計理念，為電網儲能、家庭太陽能備用電力、醫療設備及工業應用提供更安全可靠的選擇。研究團隊正嘗試混合鋅與其他材料以提升整體性能。若技術持續進展，鋅離子電池有望在五年內實現應用化，成為清潔能源轉型及儲能基礎設施的重要推力。
參考資料：Fast charging zinc-ion batteries to flip a foundational belief in battery design. TechXplore, 2025/8/21

錫基鈣鈦礦和有機添加劑增強設備記憶力
國立臺灣大學（National Taiwan University）研究團隊針對錫系鈣鈦礦材料的關鍵瓶頸提出創新解決方案。雖然錫系鈣鈦礦具備低毒優勢，卻因易氧化與膜層缺陷而限制其應用。研究人員將兩種酞菁分子添加劑H₂Pc與SnPc導入前驅液，利用其穩定化與金屬離子配位特性，有效抑制錫離子氧化，並改善晶粒尺寸與膜層均勻性。實驗結果顯示，經改質的錫基鈣鈦礦電晶體展現高達4.40 cm² V⁻¹ s⁻¹的電荷遷移率，且抗環境劣化能力明顯提升。更重要的是，器件具備快速且穩定的光記憶特性，即使在極短光脈衝（0.001秒）下，亦能保持非揮發性記憶狀態。此成果不僅提升了電晶體性能，更展現其於神經形態計算中的應用潛力，模擬人腦訊號處理與記憶功能。該研究充分展現分子工程在新興材料開發中的重要作用，為打造高效能、無鉛的記憶與邏輯元件提供全新路徑。
參考資料：Tin-based perovskite and organic additives boost memory for devices. TechXplore, 2025/8/21

超薄智慧過濾器可顯著延長電動車電池壽命
挪威科技大學（Norwegian University of Science and Technology）研究團隊提出全新解決方案——HiSep-II超薄智能濾膜。該技術透過專利化塗層覆於隔膜外層，具選擇性過濾功能，能有效阻擋有害鋰多硫化物（LPS）跨越電極，同時允許鋰離子順暢通行。實驗證明，應用此技術的鋰硫電池循環壽命由 200次提升至1,000次，延長達五倍，並可減輕電池包重量超過200公斤，顯著提升電動車效能與續航力。這項成果不僅適用於電動車，亦可推廣至航太、無人機與海事運輸等領域。HiSep-II技術具備製程環保、可擴展性強及與現有鋰電池兼容等優勢，已於2023年取得專利，並正尋求產業合作以推進商業化。研究團隊認為，此成果將使鋰硫電池真正成為電動車與綠能儲能的可行替代方案，為未來電池產業帶來重大突破。
參考資料：An ultra-thin smart filter can significantly extend EV battery lifespan. TechXplore, 2025/8/21

原子級薄材料中的褶皺解鎖超高效電子產品
萊斯大學（Rice University）的材料科學家提出一項發現：彎曲二碲化鉬等原子級薄層材料會產生一種獨特的自旋結構，稱為持久自旋螺旋(PSH)，即使在散射碰撞中也能保持自旋狀態。自然界中很少有材料能夠承載PSH，這使得它非常罕見，而且截至目前仍難以製造。研究小組假設，二維材料中的褶皺可能是控制電子自旋態的一種方式，確立了二維材料受控彎曲的策略，用於設計獨特且奇特的場分佈。研究也表明二維材料的幾何形狀或宏觀變化不僅會對電子自旋和原子核之間的深層量子相對論相互作用產生影響，而且這種效應還可以被利用來為新型自旋電子學創造奇異的自旋紋理。利用自旋進行計算可以克服當前矽基技術的局限性，在全球計算驅動的能源消耗飆升的當下，減少設備和資料中心的能源足跡。（1206字；圖1）
參考資料：Wrinkles in atomically thin materials unlock ultraefficient electronics. Phys.org, 2025/8/22

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