2009年4月20日 星期一

未來2年 八大行動通訊技術將引領市場

據Gartner公司所做調查,截至2010年,有八種主流行動通訊技 術將引領市場。“所有的行動策略均是設立在其技術能不斷革新的基礎上,因此,對於每一種行動策略來說,釐清該技術能否獲得快速發展至關重 要,”Gartner副總裁暨分析師Nick Jones說。“我們認為,在2009到2010年,共有八種行動通訊技術將對市場帶來廣泛影響,而這些技術也可能構成一些有待解決的問題。”

藍牙3.0

藍牙(Bluetooth) 3.0版預計在今年首次進軍市場,2010年起可望有相關裝置上市。Gartner公司預估,藍牙3.0可能將超低功耗模式包含在內,這將可設計出全新型態的產品,包括各類週邊與感測裝置,甚至開啟新應用,如醫療監控等。

行動用戶介面(UI)

用 戶介面對電子裝置的可用性影響程度非常大。隨著愈來愈多製造商透過不同的用戶介面進行產品區隔化,Gartner預計2009與2010年,用戶介面領域 的競爭也將日益激烈。業界將出現各種新型態與更多樣化的用戶介面,它們也將支援企業到員工(B2E)與企業到用戶(B2C)應用。

定位

位址感知功能將使得行動應用更強大、更有用處;Gartner指出,在未來,定位服務將成為行動應用中的一項關鍵內容。定位服務同時還能進一步強化現有的行動系統與行動社交網路。

802.11n

802.11n 將Wi-Fi的數據傳輸率提高至約100Mbit/s~300Mbit/s之間,加上採用了多輸入多輸出(MIMO)技術,在某些情況下將可提供更好的覆 蓋,Gartner表示。此外,802.11n很可能成為一種長期標準,為未來幾年的Wi-Fi定義性能。

顯示技術

Gartner預測了幾項將對市場帶來重大影響的新興顯示技術,包括主動畫素顯示、被動顯示與微型顯示等。顯示技術將成為消費選購產品時的主要標準之一。

行動網路和工具

行 動網路將成為一種可在各種設備上實現行動應用的低成本途徑,然而,Gartner指出,行動網路本身存在的一些侷限性,直到2010年都無法獲得解決。行 動網路為各種精簡型終端應用提供了‘低擁有成本(TCO)’優勢。目前,許多行動瀏覽器均支援多種小型行動網路應用程式(Widget),並提供了將資料 串流饋送至手機與小型螢幕中的簡單方式。Gartner認為,行動網路應用將成為許多B2C策略的一部份。

蜂巢式寬頻

在 諸如高速下行/上行封包存取等成熟技術的推動下,無線寬頻在2008年呈現了爆炸式成長。高速封包存取(HSPA)在上行與下行鏈路中提供了1Mb或 2Mb甚至更高的傳輸效能。在許多地區,HSPA網路可提供足以取代Wi-Fi‘熱點’的連接,並提供可內建於筆記型電腦或手機中的成熟晶片組,或是附加 卡、外掛連線裝置等。

近場通訊(NFC)

Gartner 認為,NFC技術在諸如行動付費等領域中,正在成為一種領先的標準應用。它還具有更廣泛的應用,如‘接觸並交換資訊’(如從手機將影像資訊傳送到數位相 框,或自手機獲得虛擬折扣券)。不過,Gartner並不預期到2010年以NFC進行付費會在西歐或美國等市場普及,而是認為NFC將於2010年起在 一些新興市場展開部署。

纖也能變身太陽能電池

來自日本的研究人員開發出一種「纖維狀無TCO染料敏化太陽電池(fiber-type TCO-less dye sensitized solar cell)」;這種太陽能電池是將染料敏化太陽電池層,環繞著一根長3.5公分(cm)、直徑9公釐(mm)玻璃纖維所組成。

該 研究團隊是由日本九州科技大學(Kyushu Institute of Technology,KIT)的生命科學與系統工程研究所教授Shuji Hayase所率領;其研究人員將一層氧化鈦、一層敏化顏料,以及一層多孔鈦(porous Ti)做為電極(正極);一層包含碘等電解質的多孔層,以及一層白金(Pt)與鈦做為另一端電極(陰極)。

將上述兩種電極順序環繞著玻璃纖維;而除了該玻璃纖維的兩端,整個太陽能電池都以鈦覆蓋著。將光線從玻璃纖維的一端透進去,光就會被太陽電池中的染料所吸收,並轉換成電力;而若是該纖維稍有傾斜,在光線從另一端出去之前,就不會在表面下的玻璃造成完全反射。

目前該種太陽電池所展現的轉換效率,在使用某種染料的情況下僅稍高於1%;該數字稍嫌低了些,且由於該種電池使用的玻璃纖維有9mm直徑,長度卻只有1.5公分左右,因此大約有九成從纖維的一端入射、從另一端出去的光線並沒有被轉換。

未來該種太陽能電池的淨轉換率(net conversion efficiency)可望達到10%,被浪費的光線問題能透過增加光纖的長度或是減少纖維直徑來克服。

而該種新型太陽能電池與標準染料敏化電池的一個最大差異,是新電池並不使用透明電極(透明導電氧化物薄膜TCO);研究人員計畫利用尚未被現有染料敏化電池所使用的近紅外線(near-infrared)能源,來產生電力。

新研發「病毒電池」商業化有望

美國麻省理工學院(MIT)的研究人員發明了一種新技術,可利用病毒來組裝尺寸微小的、並可印刷在塑膠薄膜上的電池

該病毒是一種基因工程病毒,專門用來做為自組裝(self-assemble)奈米級鋰離子電池的材料;所產出的電池則是利用環保製程印刷在塑膠薄膜上。MIT的研究人員表示,該種軟性電池薄膜的主要零件已經完成;他們並展示了該種電池媲美現有筆記型電腦、混合動力車輛鋰離子電池的性能。

MIT的研究團隊目前正在對該材料進行最佳化,期望讓其性能超越現有的鋰離子電池;而他們的最終目標是將這種可印刷電池薄膜商業化。

「病毒為電池佈線提供了新途徑;」率領該研究團隊的MIT材料科學家Angela Belcher表示:「現在我們已經開發出正極、負極材料,以及微接觸(micro-contact)印刷方法。」接下來該團隊將最佳化電池的性能,並為了商業化升級技術。

率領MIT印刷電池研究團隊的Angela Belcher
率領MIT印刷電池研究團隊的Angela Belcher

除了提升電池性能,MIT的科學家表示他們將透過使用低價、可印刷組裝技術,創造出現有製程不可能呈現的電池形狀。不過在現場展示中,MIT的研究人員是將該種電池做成傳統的鈕扣形狀來做示範。

不久前,MIT校長Susan Hockfield還在美國白宮一場討論綠色能源科技的會議上,向美國總統歐巴馬展示了該病毒電池的原型;Hockfield表示,這種軟性電池薄膜能使用環保製程技術,在接近室溫下進行製造。

典型的鋰離子電池是使用帶負電的、石墨製成的正極,來調節流向帶正電、用鈷製程的負極;而MIT所研發的電池,正極與負極材料都是自組裝架形成架構,且由於是活病毒組成的奈米級圖案,因此能提供更大的表面積。

這 些病毒是從普通的噬菌體(bacteriophages)族群中所選出來的,會吞噬細菌,但是對人體無害。研究人員以基因工程方式,透過創造出數十億的隨 機變種,讓病毒自組裝成奈米級電池薄膜;接下來他們將利用「適者生存(survival-of-the-fittest)」法則,選擇出那些能發揮最佳所 需性能的病毒。

去年該研究團隊展示了使用病毒自組裝所形成的正極材料,以微接觸印刷技術所製造出的軟性電池薄膜;該次示範是使用傳統的陰極材料。現在基因工程病毒已經可以自組裝成陰極材料,也完成了該種電池商業化所需的最後一種關鍵零件。

「我們已經利用基因工程培育出陰極材料──是由鋰離子磷酸鹽與銀所組成的奈米線;這種材料會拾取(pick up)其頂部的單一碳奈米管,以增加其導電性。」Belcher表示。

在 上一次的展示中,MIT所使用的自組裝正極材料是使用不同的病毒;在該種病毒外部覆蓋了氧化鈷與金,以形成奈米線。而新病毒則是使用了類似的方法,在外部 覆蓋磷酸鹽鐵與銀,然後使用分子辨識(molecular recognition)在其末端拾取奈米管,以達到更有效率的電子傳輸。

「我 們一開始在沒有奈米管的情況下設計該種材料,但其導電性卻不夠好;然後我們發現病毒會藉著分子辨識與奈米管接觸。」Belcher表示:「這也是最困難的 部份,因為在數十億病毒會選擇中只有兩個會拾取頂端的奈米管;這兩個病毒有不同的基因碼,而且是透過適者生存法則所選出的。」

所 產生出的材料(能以液狀大量生產,然後乾燥成粉末狀)是由5%的碳奈米管所組成;在展示中,該種使用微接觸印刷技術所製成的電池,能重複充電數百次且在性 能上幾乎沒有下降。接下來MIT的研究人員希望能進一步提升其以鋰為基礎的材料配方,透過添加金屬到該種磷酸鹽鋰混合物中,提供更佳的性能;例如氧化鎂磷 酸鹽鋰,或是鎳磷酸鹽鋰

方便性、能量密度、安全性、應用場景等各方面表現都更優異的奈米液流電池最終能打敗鋰電池嗎?

  當莫妮卡開著她的電動車前往母親家時,車上的電池指示器顯示需要重新充電。她在一個充電站停下來,在加油站刷了信用卡,把噴嘴插入車內,並在5分鐘內將400升用過的奈米液體換成新的。在她等待的過程中,一輛油罐車開過來為充電站補充燃料,交換數萬升充滿電的燃料。莫妮卡關上她的電動車的加油...