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滑手機就能殺菌 清大研發新型壓電材料

清大材料系教授吳志明團隊利用稻殼及墨魚骨研發新型複合壓電材料。 (左起:清華大學材料系碩士生何品儀、教授吳志明、博士生賴思年)(清華大學提供)
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【大紀元2020年09月17日訊】(大紀元記者林倩玉台灣新竹綜合報導)一壓就能產生電荷的壓電材料又有重大突破,清華大學材料系教授吳志明團隊利用回收的廢棄物研發出兩種新型複合壓電材料,利用廢棄稻殼研發出的新型觸媒,可淨化工業廢水,除汙速率比傳統光觸媒高出90倍;廢魷魚骨製成的透明薄膜,貼在手機螢幕、電梯開關及門把,一壓就可以殺菌,可望成為疫情下最受矚目的發明。

出身彰化芳苑農家的吳志明,從小跟著父親在田間種稻,看到農家想盡辦法利用打下來的稻殼餵雞或壓成板材,總想著有沒有更好的利用方式。於是他把一袋袋的廢稻殼運進實驗室裡,投入各種實驗,終於讓他想到每公斤的稻殼可提煉出200-300公克的二氧化矽。

出身彰化芳苑農家的吳志明(右),從小跟著父親在田間種稻。他把一袋袋的廢稻殼運進實驗室裡,投入各種實驗,終於讓他想到每公斤的稻殼可提煉出200-300公克的二氧化矽。(清華大學提供)

許多工業有機廢水仰賴光觸媒來分解處理,但傳統光觸媒必須照光,偏偏汙水的透光性不佳,處理效率難以提升。吳志明研究團隊提煉廢稻殼中的二氧化矽,加入鉬、硫,製成特殊的石英複合材料,加在工廠排放廢水的管線中,靠水流產生的壓力,不需照光,就能淨化汙水。

吳志明指出,這項新型石英複合壓電材料的關鍵突破,就是在製程中加入鉬、硫,讓石英棒上長出一片片的二硫化鉬,「就像狼牙棒。」吳志明笑說,這使得材料與汙水的接觸面積大增,除汙效率更好。

吳志明強調,優化後的石英複合壓電材料不僅可以除汙,還能同時產氫,收集後作為有效的能源;此外,壓電材料還可以重複利用,也可被生物分解,提供產業更便宜、方便、有效、環保的廢水處理方式。

清大表示,利用廢稻殼研製新型石英複合材料的研發成果,最近登上了國際頂尖期刊「先進材料」、「先進功能材料」,並被選為封面,也已申請到台灣、美國專利。

除利用廢稻殼研發新材料,吳志明也把廢物利用的目標投向廢魷魚骨,從其中萃取甲殼素,研發出新型的複合壓電材料。吳志明說,用這種創新材料製成透明薄膜,貼在手機、大眾運輸自動售票系統等螢幕上,只要透過手指觸控產生壓力,就可以自動殺菌。

除利用廢稻殼研發新材料,吳志明也把廢物利用的目標投向廢魷魚骨,從其中萃取甲殼素,研發出新型的複合壓電材料。(清華大學提供)

吳志明指導的清大材料系碩士生何品儀示範這項實驗,她先在透明薄膜上塗布大腸桿菌,再用儀器對薄膜施壓25分鐘後暫停5分鐘,連續進行5次循環,大腸桿菌的數量減少了76%。

何品儀說,製作新型壓電材料的甲殼素除了可從魷魚骨中萃取,也能從蝦殼、螃蟹殼、墨魚骨中取得,還能透過仿生技術來製造,來源不是問題。至於這項新材料的應用範圍在新冠疫情爆發後應更為廣泛,凡是公共場所經常被觸碰的地方都可應用,如手機螢幕等不適合噴酒精消毒的物品也很適合貼壓電薄膜。

利用廢稻殼研製新型石英複合材料的研發成果,最近登上了國際頂尖期刊「先進材料」、「先進功能材料」,並被選為封面,也已申請到台灣、美國專利。(清華大學提供)

責任編輯:唐音

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