前瞻技術脈動：先進材料與技術(202623)

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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8月5日

圖、前瞻技術脈動：先進材料與技術(202623)

半導體產業在高溫晶片領域競爭愈演愈烈
賓州州立大學（Pennsylvania State University）團隊成功研發出新型的氮化鎵高電子遷移率電晶體（GaN-HEMT）。為克服高溫環境下漏電流激增、金屬與鋁鎵氮（AlGaN）反應破壞二維電子氣（2DEG），以及微裂紋影響長期可靠性等挑戰，研究團隊特別導入鉭矽化物（Tantalum silicide）障壁層來保護元件並強化結構穩定性。此項技術突破使該元件能在高達800°C的極端環境下正常運作約一小時，同時維持優異的導電與開關性能，未來有望廣泛應用於噴射發動機、化工製程、天然氣渦輪機與太空探測等高溫嚴苛領域。
參考資料：Semiconductor Rivalry Rages on in High-Temperature Chips. IEEE Spectrum, 2025/8/11

利用啁啾傾斜光纖布拉格光柵開發先進的寬頻光訊號濾波
深圳大學（Shenzhen University）研究團隊開發出「啁啾與傾斜結合的光纖布拉格光柵」（CTFBG），提升寬頻光訊號的濾波效能。傳統UFBG與CFBG雖具選擇性，但帶寬有限；TFBG與 LPFG雖可支援寬頻，但效率與穩定性不足。CTFBG則兼具大帶寬（可逾100 nm）、高濾波斜率及良好可調性，突破既有瓶頸。研究團隊利用飛秒雷射逐線寫入技術，能精準調控傾斜角度、啁啾率與初始節距，製作出在51–112 nm 範圍內可定製的濾波器。結果顯示，CTFBG在帶寬、損耗與頻譜平滑度方面表現優異，且能透過增加光柵長度進一步提升效率。相較LPFG，CTFBG對環境與應力的敏感性低，展現高穩定性與低插入損耗，並避免背向反射問題。此技術不僅能應用於光通信中的高品質帶阻濾波、邊緣濾波器與增益均衡器。
參考資料：Advanced broadband optical signal filtering developed with chirped and tilted fiber Bragg grating. TechXplore, 2025/9/15

像俄羅斯套娃一樣的機器人，可在原地即時改變形狀
德國馬克斯普朗克智能系統研究所（Max Planck Institute for Intelligent Systems）與土耳其Koç大學合作打造一種能在原地、實時變形的新型磁性軟體機器人，由數個像Matryoshka(俄羅斯娃娃)那樣互相套疊的軟管組成，內部含有可隨意編程定位的磁單元。只需調整這些磁單元之間的相對位置，機器人在不改變外部磁場的情況下就能從直線狀態變成螺旋、甚至反方向彎曲等多種形態。此法開創了即時、現場可變形的軟體機器人設計，未來可望應用於醫療領域。研究成果發表於《Nature》期刊。
參考資料：Matryoshka doll-like robot changes its shape in real time and in situ. TechXplore, 2025/9/15

超級電容器在儲能方面可與電池媲美，在電力傳輸方面則更勝一籌
蒙納士大學（Monash University）研究團隊突破超級電容器能量密度不足的技術瓶頸，開發出新型碳基材料「多尺度還原氧化石墨烯」（multiscale reduced graphene oxide, M-rGO）。該材料以天然石墨為原料，經由快速熱退火工藝處理，形成高度彎曲且具規則通道的結構，使更多比表面積可被有效利用，並大幅提升離子在電極內的傳輸效率。研究團隊指出，這一設計讓超級電容器不僅能像鉛酸電池一樣實現高能量存儲，還能提供更快的功率輸出。實驗中，採用M-rGO的袋式電容器展現出高達99.5 Wh/L的體積能量密度，以及69.2 kW/L的功率密度，同時兼具快速充電與循環穩定性。這些性能數據已達到碳基超級電容器的世界領先水準。（1046字；圖1）
參考資料：Supercapacitors rival batteries in energy storage and outperform them in power delivery. TechXplore, 2025/9/16

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