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鐵酸鉍壓電材料 不怕鉛污染

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【大紀元11月14日訊】〔自由時報記者陳怡靜/台北報導〕電梯按鍵和石英表通常都採用壓電材料,只要透過按壓或振動就可產生電能,但效能好的壓電材料多含鉛,製程中或廢棄後都可能造成鉛中毒。交通大學研究團隊成功將「鐵酸鉍」替代應用在壓電材料上,不但效能好,還可避免鉛污染,研究成果登上全球知名的「Science (科學)」期刊。

電梯按鍵、手表 可運用

台灣交大材料與工程系助理教授朱英豪與碩士生王智弘耗費一年半時間,與美國加州柏克萊大學、康乃爾大學、伊利諾大學等頂尖團隊跨國合作,成功用氧化物材料「鐵酸鉍 (BiFeO3)」替代壓電材料中的鉛混合物。朱英豪笑說,希望「鐵酸鉍」未來可取代含鉛混合物,成為新一代的綠能壓電材料。

鐵酸鉍 取代鉛混合物

朱英豪表示,傳統壓電材料薄膜得靠著兩種以上混合物材料的含鉛混合物,才能讓材料呈現不同的厚度,提高晶格變化量,以達到較佳的壓電效果,從電梯按鍵、滑鼠按鍵到石英表發條等生活用品中,都能看到壓電材料的影蹤。

但壓電材料可能增加使用者鉛中毒危機,在製程中或廢棄後都得特別仔細,相對增加製程與廢棄處理成本。

擅長氧化物薄膜成長技術的朱英豪說,經過不斷嘗試,他們發現「鐵酸鉍」只需一種材料,就可讓薄膜晶格變化量達百分之二十,效能較含鉛混合物還要好。

轉換潮汐力量成電能

成本來看,「鐵酸鉍」與含鉛壓電材料相差不多,但王智弘指出,全球正追求無鉛工業,重金屬材料未來勢必會退出市場,希望「鐵酸鉍」成為新一代綠能壓電材料。朱英豪也說,壓電材料可廣泛應用,例如放在潮汐漲退衝擊的海岸處,就能透過壓電材料把潮汐力量轉換成電能。

超年輕師徒 打造夢幻材料

有趣的是,這組兩人研究團隊堪稱超年輕團隊,碩士生王智弘今年僅二十七歲,指導教授朱英豪更只有三十四歲,但兩人短短一年間已發表三篇文章在國際期刊,國際頂尖合作團隊也超過十個。

朱英豪透露,他原想赴國外任教,卻因僅有台灣博士學位遭到對方拒絕,讓他發誓要在台灣研發頂尖產品,證明台灣出產的博士能力優異,甚至超越世界水準。


最年輕的師徒組合!34歲的指導教授朱英豪(右)與27歲碩士生王智弘(左),研發出新一代綠能夢幻材料。(自由時報記者陳怡靜攝)


(http://www.dajiyuan.com)

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