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風機葉片碳纖維再利用 中興製全球首支再生羽球拍
新知
第1822期
風機葉片碳纖維再利用 中興製全球首支再生羽球拍
2025-12-12
【記者方凱琪報導】再生科技不斷迭代,運動場上輕快揮舞的羽球拍,材質也可能源自岸邊矗立的風機葉片。國立中興大學精密工程研究所副教授沈銘原率研究團隊,與上緯國際投資控股股份有限公司(後以上緯投控代稱)展開產學合作,回收風機葉片中的碳纖維,共同研發全球首支能循環利用的再生碳纖維羽球拍。 回收碳纖維的難題不在回收本身,而是回收後材料的用途。該成果先由上緯投控將風機葉片回收成碳纖維,後交由中興研究團隊進行再利用。沈銘原觀察道:「市面上通常把再生碳纖維拿來做『不織布』而已,這在產品的應用是相當受限的。」既有作法因纖維表面性質難以與工程塑膠結合,造成應用受限,因此研究團隊研發「再生碳纖維改質技術」,利用化學反應在纖維表面形成薄膜,提升纖維與耐熱、耐磨工程塑膠PA66的結合度,為後續製成高強度熱塑性複材奠定基礎。 為讓改質後的再生碳纖維真正走向產品端,研究團隊必須突破成型設備的限制。為此,他們與上緯投控合作,研發「再生碳纖維補強熱塑複材混練造粒技術」。一般混練(註一)設備最高僅能加熱至約200度,難以處理需要高溫熔融的PA66。該成果中,雙方因此攜手推出全球首台可在高溫環境下進行混練的專用設備「力拿」,使改質後的碳纖維能與PA66在300度高溫下均勻混練並造粒,這些顆粒再由射出機注入模具,成形為球拍等產品零件。該設備研發成本超過600萬元,遠高於一般學術單位可負擔範圍。沈銘原坦言,多數學校單位常因設備不足僅能發表論文,「若沒有產業界支持,其實我們無法交出今天的成果。」 註一:指在密閉環境中以高溫與高剪切力,將再生碳纖維與塑料均勻混合,使兩者充分結合的關鍵加工程序。 此外,沈銘原分享自己長年指導學生與產業合作,讓學生在研究過程中就能理解市場與業界需求。團隊碩士生杜國賢分享該次經驗讓他理解如何與業界有效對接。杜國賢補充說明,該技術十分重視溫度控制,操作時除確認技術可行,也必須兼顧廠商要求,確保最終成品符合產業標準。該成果不僅實現循環再生的目標,在參與實作過程中,杜國賢也發現其論文中的缺失,進而予以補足。 上緯投控前瞻研究部經理林國權說明,公司本身就從事風力發電產業,「老闆給的任務是『如何把碳板再利用』。」因此著手尋求能提升再生碳纖維附加價值的技術,從而開始與沈銘原團隊的合作。林國權指出,產學合作不僅能協助學校突破資金限制,企業也能在合作過程中接觸具潛力的研究人才,提前延攬成為夥伴,形成互利模式。他進一步補充,隨著國際市場愈加重視環保,低碳排的力拿技術優勢會越來越明顯,「例如甲業者若想外銷歐洲,客戶可能會要求產品具備減碳效益。」因此本次技術成果也有機會吸引其他具環境友善需求的廠商洽談合作,成為未來的重要優勢。 在技術成果逐步成形的同時,研究團隊也將其帶回學術現場,杜國賢以此計畫為基礎,報名參與「2025〈第三屆興創競技場〉創新創業競賽」,期許從中更進一步習得創業經驗。而針對產學合作的後續規劃,林國權表示這會是長遠的合作模式,目前也持續與國立清華大學和國立屏東科技大學等學界合作,期望透過持續交流創造更多價值。
突破風向限制 O-Wind「轉」出風力發電新紀元
新知
第1690期
突破風向限制 O-Wind「轉」出風力發電新紀元
2018-11-28
【記者王昱翔綜合報導】台灣陸域共建有348台風力發電機(後簡稱風機),然由於傳統風機僅能透過來自垂直扇葉方向的風力發電,且其噪音擾民,目前僅集中分布於西部海岸。英國蘭卡斯特大學(Lancaster University)團隊開發「O-Wind」球型風機,以球型設計兼顧多方向的入、出風口,使風力發電機得以應用於風向多樣的都市環境。「傳統風機只能在風向穩定的開放區域正常運作,無法適應風向混亂的環境。」蘭卡斯特大學學生亞辛.諾拉尼(Yaseen Noorani)表示,尤其在建築林立的都市,更容易因建築物阻礙,導致風的流向混亂,而傳統風機的龐大體積及噪音,則使其設置地點更加受限。為此,蘭卡斯特大學團隊設計小型風機O-Wind,除了能夠藉由不同方位的風力發電,還可設置於都市住宅。此項設計於15日獲得James Dyson設計大獎的國際冠軍。O-Wind球體各處遍布著大小各異的入、出風口。諾拉尼解釋,透過大入風口與小出風口的設計,使風吹拂O-Wind時,會形成兩端的壓力差,促使O-Wind轉動,進而帶動內部的發電機組。而O-Wind機身則可透過繩索或金屬軸於其上下固定,使風機能在與地面垂直的軸線上旋轉。諾拉尼提及,目前理想上希望採用金屬軸固定,假如用於固定的材質強韌度提升,O-Wind將可以承受更高的風速而不毀損。 O-Wind上有許多不同大小的入、出風口,使其可以接受不同面向的風力旋轉發電。 圖/James Dyson設計大獎提供「人們可以設置於陽台或屋頂,生產自用的再生能源,或提供給國家電網系統。」諾拉尼表示,O-Wind的較小體積除了方便於都市中發電,同時也不會產生傳統風機的低頻噪音。不過他坦承,以O-Wind目前的設計,若製成如傳統風機的大型體積與發電規模,可能會降低其發電效率,團隊目前仍嘗試改良O-Wind的發電量。諾拉尼表示,目前O-Wind已成功申請專利,不過目前還未確定商品化的進程。另外,他提及,由於洋流與都市的風類似,流動方向皆不固定,故O-Wind的技術概念其實還可能應用於洋流發電,但尚需進一步研究。 O-Wind改良圖(由左至右)。團隊最初是以風力飄移的構造設計,逐步修正後才成為可以接受多方向風力的發電機。 圖/James Dyson設計大獎提供針對此設計,國立中央大學機械工程學系教授洪勵吾說:「小型風機的概念就是在不適合裝置大型風機的小地方利用風力資源。」他認為,O-Wind能夠運用任何方向的風旋轉,是良好的設計,且若透過多機並連,即可增加其發電量。不過洪勵吾也指出,由於O-Wind的風向流道複雜,且可能產生阻力,故仍須經完整的實驗測試才能判定其發電效率。
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