滑手機也可殺菌 清華研發新型壓電材料

記者季大仁/新竹報導 2020-09-16 11:18

華大學材料系教授吳志明團隊利用回收的廢棄物研發出兩種新型複合壓電材料。利用廢棄稻殼研發出的新型觸媒,可淨化工業廢水,除汙速率比傳統光觸媒高出90倍;廢魷魚骨製成的透明薄膜,貼在手機螢幕、電梯開關及門把,一壓就可以殺菌,可望成為新冠疫情下最受矚目的發明。


傳統光觸媒必須照光,偏偏汙水的透光性不佳,處理效率難以提升。吳志明研究團隊提煉廢稻殼中的二氧化矽,加入鉬、硫,製成特殊的石英複合材料,加在工廠排放廢水的管線中,靠水流產生的壓力,不需照光,就能淨化汙水。



新型的石英複合壓電材料對付紡織廢水最難處理的染料也有一套。吳志明將石英粉末倒入五顏六色的染料水中,輕輕搖晃瓶身,短短幾分鐘內,水質就變得清澈透明。


吳志明指出,這項新型石英複合壓電材料的關鍵突破,就是在製程中加入鉬、硫,讓石英棒上長出一片片的二硫化鉬,「就像狼牙棒。」吳志明笑說,這使得材料與汙水的接觸面積大增,除汙效率更好。


吳志明強調,優化後的石英複合壓電材料不僅可以除汙,還能同時產氫,收集後作為有效的能源;此外,壓電材料還可以重複利用,也可被生物分解,提供產業更便宜、方便、有效、環保的廢水處理方式。



吳志明指導的清華材料系碩士生何品儀示範這項實驗,她先在透明薄膜上塗布大腸桿菌,再用儀器對薄膜施壓25分鐘後暫停5分鐘,連續進行5次循環,大腸桿菌的數量減少了76%。


何品儀說,製作新型壓電材料的甲殼素除了可從魷魚骨中萃取,也能從蝦殼、螃蟹殼、墨魚骨中取得,還能透過仿生技術來製造,來源不是問題。至於這項新材料的應用範圍在新冠疫情爆發後應更為廣泛,凡是公共場所經常被觸碰的地方都可應用,如手機螢幕等不適合噴酒精消毒的物品也很適合貼壓電薄膜。


為了支持她的實驗,何品儀全家總動員,經常購買大量魷魚來製作各種料理,只為了可以蒐集一根根透明的魷魚骨。何品儀說,每次回家時,媽媽都會準備一大袋魷魚骨讓她帶回實驗室,讓她的實驗材料源源不絕。


利用廢稻殼研製新型石英複合材料的研發成果,最近登上了國際頂尖期刊「先進材料」、「先進功能材料」,並被選為封面,也已申請到台灣、美國專利。


 

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