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清大研發新材料 助電池更小更輕續航佳

手機等3C電子產品當道,產業極力追求體積更小、電量更高的電池,清大團隊研發紅磷材料,有助於提升鋰電池充電量,能做出更小、更輕、續航力更佳的電池。

清華大學化工系教授段興宇的團隊研發出全新電池材料「摻碘的紅磷奈米粒子」,更用它做出全球第一個紅磷為負極的全電池,也就是可實際使用的電池,研究成果登上國際期刊「Nano Letters」,美國化工界影響力最大的科普雜誌「美國化學化工新聞」(C&EN news)也撰文報導。

段興宇表示,鋰離子電池廣泛使用於3C商品,但一次充電能使用的量遲遲無法提升,關鍵在於負極使用的石墨材料電容量已達極限,過去曾有學者想以理論電容量達石墨7倍的磷來替代,但磷雖然可蓄存的電量高,但幾乎不導電,即使好不容易把電充進去,只要充放電幾次,磷材料就會因急劇膨脹而破碎。

團隊耗時1年多,實驗數百種材料後,終於發展出溶液合成法,使用三碘化磷為原料,在室溫下只要5分鐘就可合成出「摻碘的紅磷奈米粒子」,電導率瞬間提升為原來紅磷的100億倍,且這種新材料在經過數百次充放電後,仍然穩定不破裂。

論文第一作者、清大博士生張維中透露,成功關鍵在於「反向思考」,以往研究人員嘗試合成奈米磷化物時,多使用高溫下才能釋放磷的前驅物,他在一次偶然實驗中,試用沸點較低的前驅物「三碘化磷」,產生意想不到的效果,因此重新設計實驗,成功在室溫下製造摻碘的紅磷奈米粒子,也是全球首例在室溫下合成出紅磷奈米材料。

段興宇表示,磷是地表上最豐富的元素之一,便宜易取得,使得新材料的潛力無窮,若改用摻碘的紅磷奈米粒子,可做出更小、更輕、續航力更佳的新材料電池,目前團隊已著手申請專利,未來將嘗試把摻碘的紅磷奈米粒子應用在鈉離子電池上,希望降低大型儲能電網的成本與提高可用的電容量,為新一代電池研發帶來革命性突破。1060411

工研院超音波貼片 搶攻全球穿戴商機

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工研院超音波貼片 搶攻全球穿戴商機 個人行動穿戴式裝置日趨普及,若要能監控生理訊號、甚至提供醫護人員參考數據,仍要更精準與進階的技術。以往用於治療復健或監控的超音波裝備,體積都相當龐大笨重,在經濟部技術處支持下,工研院結合生醫與電光技術,首度研發出超音波貼片裝置,將超音波探頭微小化,並整合心率、血壓等20種生理參數,「走到哪、照顧到哪」,就像隨身攜帶家庭醫師般安心,目前國內業者已規畫上市,將搶攻穿戴式心血管照護設備數十億元美元市場。 對心血管疾病患者來說,術後的心率與血壓監控相當重要,目前醫院專用的超音波監測設備大都龐大昂貴,病患只能在院內才得以獲得完善照護。不僅如此,以往有睡眠障礙的民眾,都要在醫院睡眠門診睡上一晚,才能有完整的數據提供醫生確診;現在只要使用工研院生醫所研發的「貼片式超音波心血管輸出計」,不用在醫院,也可以掌握自己的身體狀況。 「貼片式超音波心血管輸出計」是由工研院生醫所專案組長吳國瑞團隊所研發,是國內第一個可作為監護裝置的非侵入性心血管功能參數量測技術,可量測包括最大血流速度、心臟輸出功率、血管阻抗、心臟血液輸出量等20種參數。在量測動作完成後,這些參數可藉由藍芽即時傳輸至手機平台,再結合貼片式超音波探頭與無線傳輸行動裝置APP軟體轉譯後,提供醫師評估人體血循環與心血管狀況。 吳國瑞說明,「貼片式超音波心血管輸出計」結合穿戴式超音波感測器與Android App兩部分,感測器僅如一張名片大小,比市面上大約A5紙張的控制器輕薄許多;而超音波探頭直徑約2.3cm厚度約0.5cm,就像一元硬幣一樣,才能像隨身攜帶家庭醫師般「走到哪、照顧到哪」。 不僅如此,以往有睡眠障礙的民眾都要赴醫院睡眠門診睡上一晚,才有完整數據提供醫生確診,如今只要戴上「貼片式超音波心血管輸出計」,在家就可以紀錄睡眠數據,更方便也更即時,避免醫療人員干擾病患睡眠與休息,簡化心血管疾病監護流程。吳國瑞指出,「貼片式超音波心血管輸出計」兼具安全、快速、準確,不但成本較現在醫院設備便宜數十倍,更重要的是可即時監測術後病患的心率與血壓,簡直就是居家照護與疾病監控的好幫手。 吳國瑞補充,「貼片式超音波心血管輸出計」未來可應用在醫院病患監護與遠距健康照護兩大領域,包括小兒科、加護病房手術後監護、高血壓病患監護、心臟衰竭監護等。目前已帶動關鍵組件約2億元產值的產業效益,也…

太陽能電池 可噴在窗戶上

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太陽能電池 可噴在窗戶上
2017-04-07 23:50經濟日報 編譯/任中原

圖/法新社、網路
全球多所大學及機構研究太陽能電池新材料「鈣鈦礦(perovskite)」的商業化迭獲進展,英國牛津(大學)太陽能公司並預期,2018年底便能推出符合產業界需要的薄膜型產品。未來在大樓窗戶上或休旅車上裝太陽能電池,只要「用噴的就可以」,價格也將比目前的太陽能板大幅下降。 鈣鈦礦轉變成晶體結構後,可用來將陽光轉化為電力。與溶劑混合並形成薄膜狀態,可以塗抹並留存在多種表面上。由於技術不斷進步,不久後這種新電池便可噴或刷在汽車頂、大樓窗戶及牆壁上。 鈣鈦礦的用途最早是日本桐蔭橫濱大學教授宮阪力發現。當時一位研究生對於實驗各種材料的光電轉換效率甚感興趣,於是他們為太陽能板測試了多種材料,但當時他們還未聽過合成晶體這回事,也對鈣鈦礦的結構所知甚少,業界普遍認為矽就是最佳的材料。
經濟日報提供
宮阪力表示,「我們被《自然》(Nature)與《科學》(Science)等期刊打回票,我猜想是因為鈣鈦礦的光電轉換效率(即太陽光轉化成電力的比率)太低,而且許多人從未聽過這種材料。我們在許多場合都討論鈣鈦礦,但毫無回饋。99%的人都不了解材料的結構,因此決定不予理睬」。 等到2009年宮阪力對這項材料的研究首次在美國化學學會月刊上發表後,情況開始變化,並掀起研究熱潮,原因是研究證明鈣鈦礦的效率比原本想像更高。 到2012年情況獲得重大突破,光電轉換效率首度超過10%;跨過這道門檻後,吸引許多大學及機構跟進,歐、美、亞洲首要大學為使這項材料商業化也正展開激烈競爭。世界經濟論壇已將鈣鈦礦選為2016年10大新興科技之一。 現在鈣鈦礦在實驗室內的轉換效率已經超過20%。雖然傳統太陽能電池的效率略高於25%,但已經15年未再提高,而鈣鈦礦的效率仍在迅速提高中。全球參與這項研究的人數也超過1萬人。 澳洲新南威爾斯大學去年12月宣布,在面積達到16平方公分的表面塗抹鈣鈦溶液,效率達到12.1%,締造大面積電池的最高效率水準;之前雖曾獲得較高的效率,但塗抹的面積較小。 洛桑聯邦理工學院(EPFL)去年9月指出,在鈣鈦礦中加入銣元素以提高穩定度後,效率可達到21.6%;日本Panasonic也是這項計畫的參與者。
圖/法新社、網路
美國史丹福及英國牛津大學去年10月也宣布,他們研究的效率達到20.3%;作法是將…

挑戰Tesla】$49萬台灣電動車 650km續航力勁過P100D

挑戰Tesla】$49萬台灣電動車 650km續航力勁過P100D 全新台灣電車品牌Thunder Power,其實是由台灣昶洧股份有限公司所創立,公司以生產電動工具、電動馬達以及零組件起家。兩年前於法蘭克福車展首次展出首部電動車作品Thunder Power Sedan後,這車被台灣車評譽為「台灣之光」。日前Thunder Power Sedan在香港舉行亞太區首展,並宣佈香港是亞太區總部,而廠房則設在大陸及西班牙巴塞隆拿。雖然正式開始接受預定,但預計2019年才開始生產,感覺有點像買樓花,不過Tesla開初時賣車亦如是。http://hk.apple.nextmedia.com/realtime/supplement/20170404/56516801 記招中所展示的是Road Test版本的Dummy Car,他們強調是意大利Dallara及德國CSI團隊協力設計新車。採用模組化底盤設計,即可以此底盤生產最多車款,下一個目標應該是SUV。這部車的圓渾外貌十分像概念車,尺碼長闊高是4,967×1,920× 1,458mm,軸距則有2,994mm,而車重是1,900kg。有些台灣及外國車評就評它過份前衛,由三個圓圈組成的鬼面罩就是它的品牌標記,亦有台灣車評說它像蚊香,大家接受程度好壞參半。不論車身尺碼、電量性能、續航力都是衝着Tesla Model S而來,性能備有兩種電池選擇,容量最大是125kWh,馬力最高可達576匹,0-100km/h加速只需3.1秒,而續航力卻有650km,比Model S P100D還要強。標準充電模式充電由6小時起,視乎你所選擇的電池容量。不過定價未連稅也要49萬元,以台灣排頭來說未算特別吸引,相信難以吸引太多車主冒險。
坐入車廂,內櫳跟外形同樣科幻,第一觀感是光禿禿甚麼都無,走less is more的設計,有埋天幕頂天窗配合,前後排座椅的空間感也很大,而手枕的中控台按扭設計亦算創新。中控台有兩個大屏幕,連同錶板前的小屏幕合共有三個屏幕,整個中控台都沒有實體鍵,不過觸控屏幕就暫時未有得試玩。第一次親身接觸過這部新電動車後,結論是概念好好、設計好漂亮,不過它的手工就有待改進了。
Thunder Power Sedan規格:
馬力: 由200kW(268hp)至430kW(576hp)
電池容量:由85kWh至125kWh
續航力:650km
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AI有小孩般的好奇心 義大利機器人iCub會自主學習

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AI有小孩般的好奇心 義大利機器人iCub會自主學習
▲義大利團隊推出的機器人iCub,外表如同4歲兒童。(圖/翻攝自Human Resource Management System) 義大利研究機構(Instituto Italiano di Tecnologia,ITT)研發的小型機器人iCub,大小如4歲兒童,可愛的外表十分討喜,不僅能依照教導執行指令,還具備孩子般的好奇心──能自行設定目標,主動學習。 ▲義大利研究機構(Instituto Italiano di Tecnologia,ITT)研發的小型機器人iCub的示範影片。(影片/取自YouTube,若遭移除請見諒) iCub高102公分,體重25公斤,看起來與4歲兒童差不多大,個子雖小,身上有76個關節並由53個馬達驅動,能做出細緻動作,多種感測器提供它視覺、聽覺及觸覺;iCub會說禮貌的英文,能運用臉部的光表達自身的情緒,和人類保持自然的互動,並其中學習。 ITT研究人員Julien Jenvrin說iCub的設計宗旨,「就是要跟人類與環境溫柔互動」,它能透過身上的感測器探索世界,進而學習各種語言、技巧,甚至發展出更複雜的認知能力。 ▲機器人iCub,大小如4歲兒童,可愛的外表十分討喜。(影片/取自YouTube,若遭移除請見諒) Jenvrin還表示,「iCub最美妙之處在於它是個開放性架構的機器人」,這意謂著全世界的研究人員都能下載模擬器,開發新的應用程式,讓iCub掌握更多與外界互動的能力。 iCub在日本的年度嵌入式技術大會(Embedded Technology)亮相時,迅速地擄獲眾多粉絲;並且還在義大利才藝表演節目Italia's Got Talent登場,表演做瑜珈,逗得全場觀眾哈哈笑。原文詳見:http://www.limitlessiq.com/

透明軟性電子皮膚可由PV電池供電

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透明軟性電子皮膚可由PV電池供電 2017年3月28日Julien Happich
英國研究人員開發出一種基於石墨烯的軟性電容式壓力感測器,兼具觸控與壓力感測功能,並可進一步擴展,為機器人與義肢等應用提供完整的觸覺反饋… 英國蘇格蘭格拉斯哥大學(University of Glasgow)的研究人員設計出一種基於石墨烯的透明軟性電容式觸控感測器,不僅提供觸控偵測,還搭載了壓力感測功能。由於它是透明的,所以觸覺感應層可堆疊在剛性或軟性的太陽光電(PV)電池上,從而在操作時自動供電。 研究人員在《先進功能材料》(Advanced Functional Materials)期刊發表「自供電、軟性且透明的觸覺皮膚」(Energy-Autonomous, Flexible, and Transparent Tactile Skin)一文,揭示一種看似簡單但製程高度可擴展的新途徑,可望實現創新的電容式壓力感測器。研究人員有信心可進一步擴展,為機器人與義肢等應用提供全面的觸覺反饋。 實際的電容式觸控感測器是由PVC基板上(125μm厚)的單層石墨烯共面交叉電容(IDC)電極組成,並連接至沉積在電極邊緣的鈦/金(Ti/Au;10nm/100nm)觸點。在蝕刻出銅箔之前,先透過熱層壓過程(以及最初在石墨烯生長的銅箔)將單層石墨烯移植到PVC基板上。接著,金屬觸點沉積在石墨烯層的邊緣(使用電子束蒸發和遮罩),最後再用電腦控制的繪圖儀刀鋒將石墨烯圖案化至交叉電極。 軟性且透明的石墨烯觸控感測器,厚度僅125μm 感測器由自旋塗層於石墨烯通道頂部的25μm厚聚合物層(PDMS)完成。最終層不僅用於作為可變形介電層,還可封裝該元件。研究人員嘗試各種不同的電極圖案,最終取得方形曲線,使其具有最大化的電容響應以及各種壓力。http://images.eettaiwan.com/dbe7eae4-edad-4ea9-bf13-2fb9a83fac1c.jpg 為了表徵這種新型的電容式感測器,研究人員發現它在各種壓力下都具有穩定的反應;相形之下,傳統的共面或分層結構只能感測觸控存在或不存在,而無法感測壓力。他們還發現壓力靈敏度主要可歸因於PDMS介電質常數在壓縮(由於聚合物的多孔結構)時的變化。 有趣的是,在0至60kPa的壓力範圍內,經測試的感測器靈敏度呈現些微變化,但保持在相同的數量級:0~20…