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清大生研發「吸油海綿」,未來可協助清除海洋原油污染

清大生研發「吸油海綿」,未來可協助清除海洋原油污染

2016.03.31
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生命力新聞/記者周舒儀、劉沁璇(2016年3月14日)

我們都知道海綿可以吸水,但是你知道嗎?現在有一種海綿,可以只吸油不吸水。國立清華大學材料系戴念華教授率領了一群學生,利用世界上最輕薄的材料石墨烯,研發出可油水分離的海綿,未來預計可以用來清除海洋原油污染。這項發明日前登上Google Solve for X網站(SFX,通稱「射月計畫」),此平臺專門刊載能有創新及突破技術,能有效率解決人類重大問題的方法,而這是臺灣學術界的首例。

簡單構想延伸出創新方法

由於石墨烯材質本身具有疏水親油特性,於是將石墨烯均勻塗在海綿上,加上海綿結構的孔隙,產生的毛細現象將可瞬間把油及有機溶劑吸走,一塊小小的海綿可吸收本身重量九十倍的原油,並可以重複使用。不只是原油,一般湯頭的油,或臉上的油理論上都可用同樣的方式吸收,但戴念華認為,這項發明的重點在於環境保護,未來將應用於輪船翻覆時,在大規模擴散之前迅速吸收漏油,避免污染範圍擴大造成環境災害。

神奇海綿的發明人為在清大奈米碳材料研究室的越南籍博士生Nguyen(阮) Duc Dung,阮先生目前已是博士後研究人員,當初實驗室正在研究石墨烯的相關技術,發現石墨烯有親油及疏水性,但是必須讓石墨烯依附在某個載體上,才有空間容納吸收的油,於是才想到運用在海綿上,能夠將液體吸收到孔隙裡。前後大約花了半年的時間,成功將石墨烯跟海綿結合。

戴念華認為這個項目或許還有其他可發揮的空間,於是就找了一群學生接手繼續研究。由於原理並不難,只要將石墨烯塗料用在海綿上,用實驗室裡的設備即可完成,於是同學皆能自行複製方法。博士生賴怡廷及大四生簡明紳用電腦影像模擬了海綿如何在海水中自動吸油,及研究了要用怎樣的器材才能把油擠出來,將一系列的技術彙整成一個影片,上傳至Google Solve for X,完整地展現他們的研究成果。

提升技術 將效用發揮至最大

阮先生表示,若要將石墨烯海綿的技術發揮得更有效率的話,主要是往加強有機溶劑分離的目標前進。石墨烯本身能油水分離,但是溶於水中的有機溶劑就不一定能像油一樣輕易被吸走,因此接下來要把重點放在有機溶劑與水的化學分離,如此一來除了吸附油污以外,也更能吸收其他會對環境造成污染的化學藥劑。

團隊中還有一位印度籍的研究生Shivam Gupta,他的碩士論文在研究其他「吸油不吸水」的材料,希望能發明類似於石墨烯海綿的工具,在這環保及石油產業中找出其他解決辦法。賴怡廷及簡明紳的專題論文同樣繼續研究石墨烯技術,跟著實驗室裡的同伴一起合作,將石墨烯海綿的作用提升至更上一層樓。

為環境保護盡一份心力

戴念華說,石墨烯海綿希望能運用在石油產業,由於輪船及油井漏油的事件屢見不鮮,若能讓海綿收集這些漏油,除了能保護海域不被污染以外,也能經由分解重複再利用。目前已有幾間石油公司聯繫,像中油就很有興趣,也極為認同對於環境保護的想法,正在評估是否有進一步合作的空間。學生目前的實驗是將原油倒在水缸中,用滾軸裝置擠壓出油,中油則希望能用在更大的場域中操作,若實際放在海洋的漏油中,用一樣的裝置是否也可達到同樣的效果;不過尚缺乏適合的場所進行實驗。倒是有人介紹戴念華跟國外的石油公司聯繫,他們在運輸的過程當中若有漏油問題,就可用石墨烯海綿試試是否像在實驗室中有精準的效果。

由於石墨烯海綿的製作成本不高,以目前實驗室設備放大粗淺計算,一片長寬高分別為三十、十、一公分的海綿,根據油的密度不同,單片可吸收最大到120倍重量的油 ,且成本只要二十幾元,且海綿已申請到美國及臺灣的專利,要進入工業量產很容易,如果接下來順利跟公司合作的話,這種石墨烯海綿將會是高效率、低成本的解決方法,因此除了得到Google Solve for X認同外,團隊在二O一五的東元「Green Tech」國際創意競賽中獲得第一名,獲得獎金四十萬元。

全文轉載自《生命力新聞》,原文標題:清大研發海綿 吸原油防污染

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5個準備好要來填飽「73億張嘴」的創新發明

2016.03.28
合作轉載

文:Adele Peters

150字重點

我們每天都會進食,但其實在「吃」的背後,也體現出了我們人類的生活型態以及環境。過去的一年許多人使用了創新想法或是未來科技來改變人們吃東西的型態,讓我們看見人類在吃的領域上有什麼創新的可能。本文擷取其中五個重點:1.未來廚房到來。2.不用插電的保鮮盒。3.高生產力的智慧溫室。4.不再昂貴的有機食物。5.蟲蟲大餐。

前言

原文出自國外創新創業媒體《Fast Company》,作者Adele Peters長期關注永續的創新與設計議題。

本文整理出2015年在「吃」這個領域上的創新發明,讓我們看見,當「吃」碰上了新創還有科技,會迸出什麼新火花出來。

1. 未來廚房到來

除了設計傢俱外,宜家(Ikea)其實也不停地仰望新科技。在2015年,宜家便與設計公司IDEO、瑞典隆德大學、荷蘭埃因霍溫理工大學推出了「概念廚房2025」的計畫。經過研究後,他們推出了一個互動智慧型的桌子,這個桌子配有電磁爐能夠讓你直接開始料理,還能提供你食譜、烹調建議、成分等的數據。

除了這個桌子外,他們也推出了許多概念。例如自動少量購入食材,來去除冰箱的必要性、廚房內建堆肥以及智慧回收系統、更省水的流理台等,都是呼應預估十年後環境變遷的狀況,而擬定出來的計畫。 

(圖片來源:Fast Company

2. 不用插電的保鮮盒

想要讓食物保鮮,我們都會想到冰箱,但低溫的環境其實對於部分的蔬果也沒有保鮮效果。有設計師發明了La Denise這個蔬果保鮮盒,只要倚賴天然的原理,就能夠在無虛耗電的情況下,讓蔬果保鮮。

整個容器是使用陶瓷、胡桃木或楓木所製成。裡頭設計有陰涼的抽屜空間、或是下面有一盤水的木架,來達到保濕效果。設計團隊也表示,在這個容器當中,蔬果耐久度可以達到冰箱的水準,但味道及營養反倒保存得更好。

(圖片來源:Fast Company

3. 高生產力的智慧溫室

在美國懷俄明州,一個名為Vertical Harvest(垂直耕種)的新創團隊,正要建立起一個三層樓高的溫室,運用水耕栽培系統(一種不使用土壤種植植物的技術,只透過水提供植物生長所需的養分),獨特的輸送系統可以讓這三層樓的溫室擁有極高的效率。小小一個溫室的生產量,可比四到六倍大的農田。

(圖片來源:Fast Company

4. 不再昂貴的有機食物

有機食物固然健康,卻不是人人都吃得起,而在波士頓開幕的非營利商店Daily Table(每日餐桌)就是要來解決這樣的問題。Daily Table的產品多半來自於一些農場、超市會要到期的庫存商品,因此,就能夠壓低有機食物的價格。

在經過烹飪後,部分食物就會變成現成熟食,在超市內供應。不僅價格低廉,還很適合生活忙碌的上半族。

(圖片來源:Fast Company

5. 蟲蟲大餐

我們許多人平常都會倚靠肉類來補充蛋白質,然而,在生產肉類的同時也製造了許多二氧化碳以及水資源的消耗,這也正是氣候變遷的因素之一。一個群眾募資計畫正打算讓LIVIN Farms Hive這個「蟲蟲飼養機」誕生。

當裝置的抽屜彈出時,裡頭滿滿的都是富含蛋白質的蟲蟲。乍聽之下很可怕,但這台小小機器可以培養的麵包蟲,蛋白質含量可比牛肉,同時相當環保,不會在生產過程中製造如肉類那麼大量的二氧化碳。

(圖片來源:Fast Company

全文轉載自Start Up Taiwan

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