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酷熱解藥 清大推石墨烯智能玻璃
新知
第1659期
酷熱解藥 清大推石墨烯智能玻璃
2017-10-05
【記者劉蘭辰新竹報導】近來秋老虎發威,台灣一連數天高溫酷熱,截至9月11日熱傷害就醫人數就達133人。今年9月、10月更創下歷史用電新高,也讓吃緊的電力再陷危機。為了消暑節能,國立清華大學尖端奈米碳材料實驗室於9月28日發表石墨烯智能玻璃,能在短短五分鐘降低環境溫度十度。 樂高小屋的兩側屋頂放上一般玻璃與智能玻璃,並連接溫度計測量五分鐘後的室內溫差,明顯差距十度。   圖╱簡明紳提供實驗團隊專門研究碳材料應用,由清大材料科學工程學系教授戴念華指導,成員包含該系博士生蕭仲軒,以及碩士生簡明紳、洪雅敏、蔡孟庭、李明曜。隊長蕭仲軒表示,此技術兩年前由已畢業博士生周泓濤發現,再由團隊接棒製成樂高模型屋實驗。石墨烯智能玻璃由兩片玻璃版與一塊墊板組成,用三秒膠黏著,再從縫隙注入含有氧化石墨烯的水膠,最後用塑膠片封口並貼上膠帶固定。簡明紳回憶,當初最困難的步驟就是封裝,「若封裝時產生氣泡,該處便無法有效運作。」水膠中的高分子物質受熱至32度便會由透明轉為乳白色,有效隔絕灼熱光線,降低室溫。而當環境冷卻後,又變回透明,能反覆使用。氧化石墨烯不僅能加快變色效果,還能抓取染劑,讓玻璃變得五彩繽紛,未來或許能應用至教堂玻璃,既繽紛又可減少過多光線射入。「當初學長是設定用在高緯度溫室或倉儲,不但能隔離陽光曝曬,又有足夠低溫能使玻璃變回透明。」蕭仲軒解釋道。 a為變色前的智能玻璃,泛黃者為加入氧化石墨烯;b則為變色之玻璃,右側有氧化石墨烯者不透光效果更佳。   圖╱簡明紳提供相較市售智能玻璃利用「電」屏蔽光源,石墨烯智能玻璃只靠「熱」就能阻擋光線,材料稀釋氧化石墨烯也比普遍使用的奈米銀或液晶低廉。然而,因主材料為高分子元素,石墨烯智能玻璃受光線破壞後會結塊及降低轉換效率,所以無法長久使用。「但水膠成本低,所以重新灌入新的水膠又可使用。」簡明紳提出解方,也認為這也是未來走入市面量產需克服的技術。智能玻璃除於8月榮獲2017東元Green Tech國際創意競賽季軍,本月1日也獲2017能源科技創意實作競賽最佳創意構想獎,目前正在申請台灣及中國的專利認證。
海綿鍍吸油石墨 望改善油污染
新知
第1601期
海綿鍍吸油石墨 望改善油污染
2015-06-10
【記者彭成全綜合報導】廚房內清洗鍋碗的海綿,鍍上筆芯的石墨,竟然可以成為清理油汙的幫手。8日教育部舉辦「邁向頂尖大學─創新科技、領航台灣成果發表會」,清華大學教授戴念華帶領研究團隊展示「吸油不吸水的神奇海綿」,能吸收比自身重量90倍重的油並將水分離,未來可望用於改善油汙染。 由碳原子排列組成的六角形蜂巢狀的石墨烯,均勻鍍上海綿後將能疏水親油。戴念華表示,石墨烯的毛細現象能助油順利進入海綿並快速吸收。為了保護石墨烯不脫離海綿,維持海綿的使用效率,研究團隊在海綿上面塗鍍石墨烯後,再塗上一層聚二甲基矽氧烷矽膠,讓海綿能與石墨烯能緊密結合在一起,多次使用後吸油量仍不減。清大研究團隊學生黃俊彰說:「只要使用時不過度破壞海綿,使用後以烘乾等妥善清理,即可重複使用。」 相較於市售親油疏水海綿價格不但高昂,吸油量只能吸收相當海綿本身重量的30倍,使用後吸油量逐漸減少。清大的親油疏水海綿一小片價格僅要新台幣20至30元、體積約莫0.3立方公分,容量可達0.9公升。 親油疏水海綿發想來自近年來環境保護的議題。戴念華表示,他們的研究室專門研發石墨烯碳管,為了環境變得更好,經過多方改良後,成功研發該海綿。他補充,若發生海上船隻漏油,該綿能有效吸收油汙減輕海洋汙染。此外,該海綿還能用於工業用途將油從水中吸回並再利用,減輕環境負擔。 目前親油疏水海綿須考慮不同款式的海綿,鍍上各比例的石墨烯,才能讓親油疏水海綿的功用更加廣泛。戴念華表示,該海綿來自市售的海綿,但市售海綿大小各異,空氣密度也不同。因此,須再評估石墨烯提煉量再鍍上海綿,才可吸收雞湯上的浮油等各類型的油。
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